FR2752386A1 - Procede de nettoyage ou de decontamination d'un objet au moyen d'un faisceau laser ultraviolet et dispositif pour sa mise en oeuvre - Google Patents
Procede de nettoyage ou de decontamination d'un objet au moyen d'un faisceau laser ultraviolet et dispositif pour sa mise en oeuvre Download PDFInfo
- Publication number
- FR2752386A1 FR2752386A1 FR9610213A FR9610213A FR2752386A1 FR 2752386 A1 FR2752386 A1 FR 2752386A1 FR 9610213 A FR9610213 A FR 9610213A FR 9610213 A FR9610213 A FR 9610213A FR 2752386 A1 FR2752386 A1 FR 2752386A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- laser beam
- impact
- plasma
- conditions
- cleaning
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23G—CLEANING OR DE-GREASING OF METALLIC MATERIAL BY CHEMICAL METHODS OTHER THAN ELECTROLYSIS
- C23G5/00—Cleaning or de-greasing metallic material by other methods; Apparatus for cleaning or de-greasing metallic material with organic solvents
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B08—CLEANING
- B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
- B08B7/00—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass
- B08B7/0035—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass by radiant energy, e.g. UV, laser, light beam or the like
- B08B7/0042—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass by radiant energy, e.g. UV, laser, light beam or the like by laser
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
- G21F9/00—Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
- G21F9/001—Decontamination of contaminated objects, apparatus, clothes, food; Preventing contamination thereof
- G21F9/005—Decontamination of the surface of objects by ablation
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
- G21F9/00—Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
- G21F9/28—Treating solids
- G21F9/30—Processing
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Cleaning In General (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
- Cleaning And De-Greasing Of Metallic Materials By Chemical Methods (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Apparatus For Disinfection Or Sterilisation (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
L'invention concerne un procédé de nettoyage ou de décontamination de la surface d'un objet (20), utilisant l'impact d'un faisceau laser ultraviolet (22). Le faisceau laser ultraviolet est mis en oeuvre dans des conditions telles, en fonction du matériau constituant l'objet, qu'il provoque un décapage de l'objet, ce décapage incluant un enlèvement superficiel de matière dans le matériau constitutif de l'objet lui-même. Pour l'acier inoxydable, un gaz réducteur, notamment un gaz fluoré inerte, est associé. L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé.
Description
PROCEDE DE NETTOYAGE OU DE DECONTAMINATION
D'UN OBJET AU MOYEN D'UN FAISCEAU LASER
ULTRAVIOLET ET DISPOSITIF POUR SA MISE EN OEUVRE
DESCRIPTION
La présente invention concerne un procédé de nettoyage ou de décontamination de la surface d'un objet utilisant l'impact d'un faisceau laser ultraviolet. Elle concerne également un dispositif
permettant la mise en oeuvre de ce procédé.
L'utilisation d'un faisceau laser pour nettoyer et décontaminer la surface d'un objet a fait l'objet de nombreuses publications. Parmi ces publications, on peut notamment citer les documents suivants. WO 90/07988 divulgue l'utilisation d'un faisceau laser pour nettoyer une surface, le faisceau laser étant guidé manuellement durant l'opération de nettoyage. La puissance du faisceau laser est de - l'ordre de quelques dizaines de MW/cm2 pour une longueur d'onde de l'ordre du micromètre. La technique divulguée par ce document pose des problèmes de répétitivité, de manque de précision, de pénibilité et
de manque d'efficacité sur certains matériaux.
FR-A-2 525 380 décrit un procédé de décontamination grâce à un faisceau lumineux émis par un laser YAG de 1,06 pm de longueur d'onde. Ce procédé a été développé pour éliminer de la surface d'objets métalliques, la mince couche d'oxyde qui s'y est formée
et qui a été contaminée par des éléments radioactifs.
Cependant, ce procédé ne permet pas de traiter le substrat de la couche d'oxyde, c'est-à-dire la partie purement métallique de l'objet. En outre, ce faisceau laser provoque essentiellement des effets thermiques et ne convient donc pas à la décontamination d'objets en matière plastique. En effet, le faisceau laser provoque une fusion superficielle de l'objet en matière plastique, conduisant à enrober les éléments contaminants de façon définitive dans la matière
plastique. Ceci va à l'encontre du but recherché.
FR-A-2 700 882 conditionne la décontamination d'une surface contaminée par des éléments radioactifs à la présence d'un liquide qu'on s'évertue à maintenir sur cette surface. Or, l'utilisation de ce liquide présente un certain nombre d'inconvénients, entre autres son élimination après
l'application du procédé.
FR-A-2 708 877 suggère l'emploi d'un faisceau laser ultraviolet et d'un gaz réactif tel que l'oxygène. Or, il a été constaté expérimentalement que la présence d'oxygène, au cours de l'opération de décontamination, conduit à la reformation immédiate de couches d'oxyde sur les métaux traités. Ces couches piégent à nouveau les éléments contaminants, ce qui va à l'encontre du but recherché. Ce document fait également état d'une zone de capture des particules arrachées à la surface traitée et émises, cette zone de capture étant située à une distance de 2 à 10 mm par rapport à la surface traitée. Cette courte distance constitue une contrainte pour la mise en oeuvre du procédé. WO 95/13618 décrit un procédé qui met en oeuvre un faisceau laser afin de fondre localement la surface d'un objet métallique à traiter, la décontamination s'effectuant par l'éjection de métal en fusion. Cette méthode a pour contrainte de travailler au contact de la surface à décontaminer. Par ailleurs, la fusion de métal constitue un gros inconvénient car elle dégrade l'état de surface, crée des scories et emprisonne à nouveau les éléments contaminants ambiants. Les procédés de l'état de la technique précédemment décrits présentent donc un certain nombre d'inconvénients. Ils utilisent généralement des faisceaux laser dans l'infrarouge ou la lumière visible avec pour conséquence d'obtenir une fusion superficielle des matériaux métalliques, ce qui constitue une source de
gros inconvénients.
Lorsque ces procédés sont mis en oeuvre manuellement, le balayage de la surface à traiter n'est pas effectué correctement, ce qui a pour inconvénient de laisser des petites zones non traitées ou de multiplier inutilement les traitements. En matière de décontamination nucléaire, un autre inconvénient majeur est l'irradiation du personnel par les rayonnements ionisants. L'un des procédés décrits conditionne l'usage d'un faisceau laser avec l'aspersion de liquide - supposé avoir un pouvoir renforçant. Or, ce liquide, même aqueux, est difficile à appliquer, puis à éliminer et à traiter. Par ailleurs, les inventeurs de la présente invention ont constaté que, sous chaque goutte résiduelle de liquide, il se forme des microcrevasses conduisant à une surface poreuse, très sujette à recontamination. L'utilisation d'un gaz réactif tel que l'oxygène provoque immédiatement sous l'effet de la chaleur du plasma créé par l'impact du faisceau laser ou encore sous l'effet du pelage de la surface par le choc laser, une ré-oxydation très prononcée de la surface. Cette ré-oxydation est susceptible d'amener
une recontamination.
La présente invention a été réalisée pour remédier à tous ces inconvénients présentés par l'art antérieur. Les inventeurs ont mené un certain nombre d'investigations qui, de façon inattendue, ont conduit à un procédé de décontamination (ou de nettoyage) à distance de surfaces plastiques ou métalliques. Ce procédé est facilement automatisable. Selon les cas, l'adjonction d'un gaz bénéfique pour l'état final de la surface à traiter (polissage sans ré-oxydation) peut
être prévu.
L'invention a donc pour objet un procédé de nettoyage ou de décontamination de la surface d'un objet, utilisant l'impact d'un faisceau laser ultraviolet, caractérisé en ce que le faisceau laser ultraviolet est mis en oeuvre dans des conditions telles, en fonction du matériau constituant l'objet, qu'il provoque un décapage de l'objet, ce décapage incluant un enlèvement superficiel de matière dans le
matériau constitutif de l'objet lui-même.
Si le matériau constituant l'objet est de la matière plastique, lesdites conditions de mise en oeuvre sont celles qui provoquent un phénomène photochimique. Si le matériau constituant l'objet est métallique et qu'une couche d'oxyde s'est développée à sa surface, lesdites conditions de mise en oeuvre sont celles qui provoquent une vaporisation de l'oxyde et la création d'un plasma qui provoque l'enlèvement superficiel de matière dans le matériau constitutif de
l'objet lui-même.
Selon les cas, il peut être avantageux que, parmi les conditions de mise en oeuvre, il soit prévu que l'impact du faisceau laser sur ledit objet se fasse sous une atmosphère de gaz inerte pour le matériau constituant l'objet, par exemple sous une atmosphère d'argon. Il peut être également avantageux que l'impact du faisceau laser sur ledit objet se fasse dans des conditions réductrices. Ces conditions réductrices peuvent être obtenues par la présence d'au moins un additif approprié dans l'atmosphère de gaz inerte.... L'invention a aussi pour objet un
dispositif pour appliquer le procédé tel que décrit ci-
dessus au nettoyage ou à la décontamination de la surface interne d'un récipient, le dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend un laser émettant un faisceau lumineux ultraviolet, des moyens pour transmettre ce faisceau laser jusqu'à ladite surface interne et comprenant des miroirs permettant de diriger le faisceau laser vers une zone de la surface interne du récipient, les miroirs étant agencés pour que, sous l'action d'un organe de commande, toute la surface à nettoyer ou à décontaminer soit balayée, le dispositif comprenant également - -des moyens d'extraction des produits résultant du décapage de ladite surface interne. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages et particularités apparaîtront à la lecture
de la description qui va suivre, donnée à titre
d'exemple non limitatif, accompagnée des dessins annexés parmi lesquels: la figure 1 représente le schéma de principe du montage expérimental qui a permis la conception de l'invention, - la figure 2 est illustrative du spectre d'émission du plasma produit par un faisceau laser sur une surface de cuivre oxydée, - la figure 3 représente un dispositif de décontamination d'une enceinte appliquant le principe de l'invention, - la figure 4 est une vue de détail du dispositif représenté à la figure 3. L'invention utilise un faisceau laser ultraviolet, c'est-à-dire de longueur d'onde comprise
dans le domaine allant.de 10 à 400 nm.
Le montage expérimental décrit à la figure 1 utilise un laser XeCl, portant la référence 1 sur la figure, émettant un faisceau lumineux de 308 nm de
longueur d'onde avec des durées d'impulsion de 28 ns.
Le modèle de laser choisi est l'un des plus puissants actuellement disponible. Il s'agit du modèle
LambdaPhysik 400 mJ, 250 Hz.
Le montage de la figure 1 correspond à un simple "transport d'image" comme mode de transfert du faisceau laser. Le faisceau laser 2 est d'abord réfléchi par le miroir 3, traverse une première lentille de focalisation 4, est réfléchi par le miroir puis par le miroir 6,.traverse la seconde lentille de focalisation 7, de 0,5 m de focale, et atteint la cible 8 disposée dans une enceinte de protection 9. Une caméra vidéo 10 permet d'observer l'impact du faisceau
laser 2 sur la cible 8.
Avec ce montage, l'énergie du faisceau.
laser mesuré sur la cible est de 300 mJ par impulsion.
Par rotation des miroirs 5 et 6, il est possible de diriger le faisceau laser 2 sur toute une face de la
cible.
On va maintenant décrire le traitement, conformément à l'invention, de trois matériaux différents. A partir de ces exemples, l'homme du métier, qui désire appliquer l'invention à d'autres matériaux, n'a plus qu'à effectuer des essais selon les techniques à sa portée, sans faire preuve d'activité inventive. Ces essais lui permettront de connaître, pour chaque matériau donné, quelle quantité d'énergie doit être fournie à la surface de la cible par le faisceau laser et quelles sont les conditions les plus
favorables à la mise en oeuvre de l'invention.
Exemple I
Le premier exemple qui est donné ici est le traitement d'un revêtement plastique, en fait une
peinture époxy.
L'énergie d'un seul photon ultraviolet est suffisante pour exciter directement des niveaux électroniques proches ou au-dessus de la limite de dissociation des liaisons organiques. Le processus est
photochimique avec des effets thermiques faibles.
Pour 0,5 J/cm2, le revêtement n'est pas décapé. Cette valeur correspond en fait au seuil de décapage. Le déCapage est effectif à partir de
0,7 J/cm2 avec une efficacité maximale à 1,8 J/cm2.
Avec un taux de répétition de tir de 250 Hz, la surface décapée est de 0, 5 m2/h sur une épaisseur de 30 pm. On note aussi qu'une variation de l'angle d'incidence du faisceau laser allant jusqu'à 45 ne modifie que très
peu l'efficacité du décapage.
Pour un matériau plastique, la valeur maximale de l'énergie apportée par le faisceau laser est celle au-dessus de laquelle la matière plastique
commence à fondre ou à brûler.
Exemple II
Dans ce second exemple, la cible est une masse de cuivre dont la surface est naturellement oxydée. Un faisceau laser d'énergie suffisante (2 J/cm2) vaporise la couche d'oxyde de cuivre et un plasma se forme car cette couche d'oxyde absorbe très fortement le rayonnement ultraviolet.L'analyse de l'émission lumineuse du plasma permet de connaître la composition élémentaire du matériau sur lequel il est formé. La courbe. 11 du graphe de la figure 2 représente le spectre d'émission correspondant aux deux premiers tirs laser. Les trois pics de la courbe à 510,55 nm, 515,32 nm et 521,82 nm correspondent bien à l'émission d'atomes de cuivre issus de la partie décapée. A partir du troisième tir laser, le spectre d'émission (courbe 12 sur le graphe de la figure 2) montre qu'il n'y a plus d'émission de cuivre parce qu'il n'y a plus de formation de plasma, le coefficient d'absorption du métal étant faible. Pour produire à nouveau du plasma, il faudrait une fluence laser
beaucoup plus élevée.
Le procédé-selon l'invention est donc très efficace et très sélectif puisqu'en deux impulsions la
masse de cuivre oxydé est décapée jusqu'au substrat.
Il a été remarqué qu'un signal acoustique est émis lors de la formation du plasma. Ainsi, un signal acoustique peut être relevé lors de l'interaction entre le faisceau laser et la surface oxydée pour les deux premiers tirs. Le troisième tir
laser produit un signal acoustique très faible.
Exemple III
Dans ce troisième exemple, la cible est une masse d'acier inoxydable Fe/Cr/Ni de composition 72% de fer, 18% de chrome et 10% de nickel, en poids. Sur cet acier, il s'est formé par vieillissement une couche d'oxyde de quelques dixièmes de micromètres. Pour décontaminer, on a découvert qu'il était essentiel de déposer d'abord la couche d'oxyde formée au cours du vieillissement. Une fluence de 2 J/cm2 vaporise aisément la couche d'oxyde en émettant un plasma très lumineux d'environ 8 mm de longueur. Dans le même temps, un claquage sonore dû à la brusque expansion du plasma se forme. Quelques tirs suffisent à l'élimination totale de la couche d'oxyde, ce qui montre que le procédé est très efficace de ce point de vue. Les tirs suivants à 3 J/cm2 sur le substrat métallique, décapé et brillant, ne donnent naissance ni au plasma, ni au signal acoustique associé. Cependant, la décontamination dans le cadre du déclassement des installations nucléaires exige des facteurs de décontamination élevés qui ne peuvent être obtenus que
par enlèvement de matière du substrat métallique lui-
même. Dans le même temps, il faut éviter de fondre superficiellement le métal et de réoxyder la surface traitée, ce qui dans les deux cas piégerait les éléments contaminants. Ceci amène à définir précisément les bonnes conditions opératoires, particulières aux
aciers inoxydables.
En effet, si on continue à irradier par un faisceau laser la surface de la masse d'acier dépourvue de sa couche d'oxyde, sous atmosphère d'air, on constate qu'une brève irradiation provoque le noircissement de la surface traitée et qu'une irradiation plus longue, non seulement augmente le noircissement, mais provoque l'apparition d'une structure d'oxyde en briques due aux différences de contraintes thermiques entre le métal et l'oxyde. Cette nouvelle couche d'oxyde n'est pas désirable car elle absorbe les photons laser et fait écran à la suite du décapage, elle est susceptible de piéger des particules contaminantes et de diminuer le facteur de
décontamination, elle dégrade l'état de surface.
Pour éviter ces phénomènes, les inventeurs ont mené plusieurs expériences sur un certain nombre d'échantillons de cet acier et une analyse des surfaces a été réalisée par spectroscopie de photoélectrons XPS et par bombardement d'ions. Cette méthode d'analyse induit une abrasion de l'échantillon de quelques nm/min (2 nm/min dans le cas de ces expériences), ce qui permet d'identifier les formes physico- chimiques en
profondeur des échantillons-traités.
On a ainsi examiné plusieurs échantillons, d'abord un échantillon non traité (c'est-à-dire encore pourvu de sa couche d'oxyde initial) puis des
échantillons traités sous différentes conditions.
Un échantillon non traité présente la composition suivante. Jusqu'à 0,13 pm de profondeur, le fer et le chrome sont quasiment sous forme d'oxydes et le nickel sous forme de métal. Au-delà de 0,13 pm, la composition reste constante, avec présence d'oxyde de fer. A 0, 48 pm de profondeur, les concentrations relatives de Fe, de Cr et de Ni mesurées sont respectivement 70,9%, 21,9% et 7,2% en poids. Compte tenu de la précision de mesure de la technique utilisée, ces valeurs correspondent bien à la composition certifiée de l'échantillon (72%, 18% et 10%
en poids).
Un échantillon traité sous air, comme
indiqué plus haut, présente la composition suivante.
Jusqu'à 1,1 pm de profondeur, il n'y a pratiquement que de l'oxygène et des métaux oxydés, sauf un peu de nickel métallique. A 1,3 pm de profondeur, il y a encore environ 50% d'oxyde de fer par rapport au fer métal. Il y a donc reformation d'oxyde et présence d'oxygène. Un échantillon traité sous argon présente, à 0,4 pm de profondeur, une composition quasiment correcte (70% de Fer, 20% de chrome et 11% de nickel, en poids). Entre la surface de l'échantillon et cette profondeur, l'oxygène reste présent bien que sa concentration soit moins élevée que pour l'irradiation
sous air.
Un échantillon traité sous argon et en présence d'alcool présente une surface très propre puisque l'on obtient une composition élémentaire correcte en quelques minutes d'analyse et que la
concentration en oxygène est très faible.
Il est donc très avantageux d'effectuer le traitement de décapage selon l'invention en présence d'un gaz inerte. L'argon est le plus pratique à utiliser. Il vaut mieux éviter l'azote qui pourrait produire une nitreration. Cependant, l'absence totale d'oxygène est difficile à obtenir dans les conditions courantes de la décontamination. Dans ce cas, il est préférable de se placer dans des conditions réductrices obtenues par l'utilisation d'additifs. Par exemple, au jet d'argon pur on peut substituer de l'argon contenant de petites quantités d'hydrogène (moins de 4% en volume) ou composés hydrocarbonés tels que l'éthanol,
les sucres à bas poids moléculaire, les polyalcools.
Dans ces derniers cas, le risque de recarburation de la surface est atténué par la présence de monoxyde de carbone, engendré in situ, par exemple:
CH3-CH2-OH->CQ+CH4+H2.
Avec ces additifs, on obtient effectivement de belles surfaces polies après irradiation par un faisceau laser. Les aérosols très ténus, piégés sur de petits filtres à haute efficacité, ont une couleur qui
varie du brun clair au noir très foncé.
Des résultats intéressants ont également été obtenus en utilisant des additifs fluorés, par exemple l'hexafluorure de soufre ou les fréons qui ne présentent pas de danger pour le manipulateur. En déplaçant l'oxygène par un oxydant plus puissant tel que le fluor, des composés métalliques volatifs peuvent aussi se former à l'intérieur du plasma. On constate effectivement une cinétique de décapage plus rapide en
présence de SF6.
Ces conditions favorables doivent pouvoir s'appliquer pour un grand nombre de contaminants
potentiels (les actinides par exemple).
Dispositif de décontamination Un tel dispositif est représenté sur la figure 3. Sous la référence 20, on a représenté une enceinte étanche décontaminer du type cuve, bol de
générateur de vapeur et sa plaque tubulaire, etc...
Le dispositif comprend un laser 21 du type Exciplex LambdaPhysik (XeCl) 400 mJ, 250 Hz. Le laser 21 émet un faisceau lumineux 22 jusqu'à un bras vertical 23 de transport du faisceau laser qui permet de diriger ce faisceau sur la surface interne de l'enceinte à décontaminer. Le dispositif comprend encore une unité 24 de commande du mouvement du
faisceau laser et un chariot de commande des gaz 25.
Le bras de transport 23 est détaillé à la figure 4. Ce bras, qui doit travailler en zone très contaminée, doit être fiable, ce qui implique simplicité et robustesse. C'est pourquoi deux axes de rotation seulement ont été choisis pour balayer tout
l'espace interne de l'enceinte (4 n stéradian).
Le faisceau laser 22 arrivant horizontalement en haut de l'appareil est renvoyé verticalement par le miroir semi- transparent 30 à l'intérieur du bras de transport 23, vers deux miroirs de renvoi 31 et 32. Les miroirs 31 et 32 peuvent être mis en rotation respectivement par deux tubes coaxiaux
41 et 51.
Le tube interne 41 comporte un tronçon vertical dont l'extrémité supérieure, extérieure à l'enceinte 20, possède un bord en forme de roue dentée 42 qui coopère avec une roue dentée 43, entraînée par un moteur 44, pour former un engrenage. L'extrémité inférieure du tronçon vertical de ce tube, située à l'intérieur de l'enceinte 20, supporte le miroir 31, incliné à 45 par rapport à la verticale, et se prolonge horizontalement par un petit tronçon 45. Ce petit tronçon 45 supporte un petit tube 55 coudé à 90 et libre en rotation par rapport au tronçon 45. Le petit tube 55 supporte le miroir 32 incliné à 45 par rapport à la verticale et positionné en vis-à-vis du
miroir 31.
L'extrémité supérieure du tube externe 51 possède un bord en forme de roue dentée 52 qui coopère avec une roue dentée 53, entraînée par un moteur 54, pour former un engrenage. L'extrémité inférieure du tube 51 possède également un bord en forme de roue dentée 56 qui coopère avec une roue dentée 57 solidaire
du tube 55.
Les moteurs 44 et 54 sont donc situés à l'extérieur de l'enceinte 20. Le bras de transport 23 repose sur le dôme de l'enceinte 20, qui a été préalablement percé, par l'intermédiaire d'un dispositif 60. Le dispositif 60 dispose d'un joint torique 61 assurant l'étanchéité avec le dôme de l'enceinte 20. Il est également pourvu de presse-étoupe
62 pour permettre la libre rotation du tube externe 51.
Des presse-étoupe 58 placés entre les tubes 41 et 51 assurent la libre rotation de ces tubes l'un par
rapport à l'autre.
Le faisceau laser 22 émis par le laser 21 est réfléchi par le miroir semi-transparent 30 à l'intérieur du bras de transport 23, en direction du miroir 31 qui le réfléchit vers le miroir 32 o le faisceau est également réfléchi pour être dirigé vers
la lentille de focalisation 70.
Comme l'émission plasma est sonore, il est avantageux de déposer un microphone sur le dôme de l'enceinte pour servir de -témoin à l'arrachement des
couches d'oxyde.
Le miroir 30 étant semi-transparent, une caméra vidéo 75 est disposée au-dessus du bras de transport 23 pour observer, par le même trajet optique,
l'impact du faisceau laser sur la paroi de l'enceinte.
La lumière du plasma émise près de la surface traitée est aussi renvoyée par ce mêmet trajet optique et analysée par spectrophotométrie. On sait ainsi quels ions sont arrachés de la surface et présents dans le plasma. L'unité de commande 24 (voir la figure 3) regroupe les modules de commande des moteurs pas à pas, les diverses alimentations et la connectique. Les
échanges entre les modules de commande et un micro-
ordinateur gérant la mise en oeuvre du procédé peuvent s'effectuer via une liaison série RS 232 C. Le dialogue entre les modules s'effectue suivant un protocole de communication préétabli numérique qui n'est pas sujet aux perturbations électromagnétiques. Le balayage par le faisceau laser de la surface à traiter peut être couplé à une image tridimensionnelle, préalablement introduite dans l'informatique de commande du dispositif. Le chariot de commande des gaz 25 comprend les bouteilles d'injection de gaz, par exemple de l'argon et un additif tel que décrit plus haut. Ce gaz est dirigé dans la zone d'impact laser au moyen d'un
ajutage. Il comprend aussi deux pompes volumétriques.
L'une sert au recyclage des gaz ambiants après filtration fine sur un électrofiltre et un filtre haute efficacité. Ce recyclage est utilisé en même temps comme soufflage de propreté sur la lentille 70. La seconde pompe maintient en dépression l'enceinte 20 selon des techniques connues dans le domaine de la
décontamination nucléaire.
Ce dispositif permet de mettre en oeuvre le procédé selon l'invention de manière automatique et donc sans nuisance pour le personnel tout en assurant le contrôle des gaz ambiants et notamment leur filtration.
Claims (19)
1. Procédé de nettoyage ou de décontamination de la surface d'un objet (8, 20), utilisant l'impact d'un faisceau laser ultraviolet (2, 22), caractérisé en ce que le faisceau laser ultraviolet est mis en oeuvre dans des conditions telles, en fonction du matériau constituant l'objet, qu'il provoque un décapage de l'objet, ce décapage incluant un enlèvement superficiel de matière dans le
matériau constitutif de l'objet lui-même.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, le matériau constituant l'objet étant de la matière plastique, lesdites conditions de mise en oeuvre sont celles qui provoquent un phénomène photochimique.
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'énergie du faisceau laser est
comprise entre 0,3 J/cm2 et une valeur maximale au-
dessus de laquelle la matière plastique commence à
fondre ou à brûler.
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'énergie du faisceau laser vaut
environ 1,8 J/cm2.
5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, le matériau constituant l'objet étant métallique et une couche d'oxyde s'étant développée à sa surface, lesdites conditions de mise en oeuvre sont celles qui provoquent une vaporisation de l'oxyde et la création d'un plasma qui provoque l'enlèvement superficiel de matière dans le matériau
constitutif de l'objet lui-même.
6. Application du procédé selon la revendication 5 pour nettoyer ou décontaminer un objet en cuivre, caractérisée en ce que l'énergie du faisceau
laser est de l'ordre de 2 J/cm2.
7. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que, parmi lesdites conditions de mise en oeuvre, il est prévu que l'impact du faisceau laser sur ledit objet se fasse sous une atmosphère de
gaz inerte pour le matériau constituant l'objet.
8. Procédé. selon la revendication 7,
caractérisé en ce que. le gaz inerte est de l'argon.
9. Procédé selon l'une des revendications 7
ou 8, caractérisé en ce que, parmi lesdites conditions de mise en oeuvre, il est prévu que l'impact du faisceau laser sur ledit objet se fasse dans des conditions réductrices ou l'ajout d'un gaz constitué
d'hydrogène ou de composés hydrocarbonés.
10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que les conditions réductrices sont obtenues par la présence d'au moins un additif
approprié dans l'atmosphère de gaz inerte.
11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que. ledit additif est un composé fluoré qui, sous l'effet du faisceau laser, permet la volatilisation des atomes métalliques et une plus
grande érosion du métal.
12. Application du procédé selon l'une
quelconque des revendications 9 à 11 pour nettoyer ou
décontaminer un objet en acier inoxydable, caractérisée en ce que l'énergie du faisceau laser est de l'ordre de
2 J/cm2 ou plus.
13.Dispositif pour appliquer le procédé selon la revendication 1, au nettoyage ou à la décontamination de la surface interne d'un récipient (20), le dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend un laser (21) émettant un faisceau lumineux ultraviolet (22), des moyens pour transmettre ce faisceau laser jusqu'à ladite surface interne et comprenant des miroirs (30, 31, 32) permettant de diriger le faisceau laser (22) vers une zone de la surface interne du récipient (20), les miroirs (30, 31, 32) étant agencés pour que, sous l'action d'un organe de commande, toute la surface à nettoyer ou à décontaminer soit balayée, le dispositif comprenant également des moyens d'extraction des produits
résultant du décapage. de ladite surface interne.
14. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que les moyens pour transmettre le faisceau laser jusqu'à ladite surface interne comprennent deux miroirs -(31, 32) et deux tubes coaxiaux (41, 51) pénétrant dans le récipient et pouvant tourner sur eux-mêmes, chaque tube coaxial (41,
51) entraînant l'un desdits miroirs (31, 32).
15. Dispositif selon l'une des
revendications 13 ou 14, caractérisé en ce qu'il
comprend en outre- des moyens pour injecter un gaz inerte jusqu'à la surface interne du récipient soumise
à l'impact du faisceau-laser (22).
16. Dispositif selon l'une quelconque des
revendications 13 à 15, caractérisé en ce qu'il
comprend en outre des moyens pour injecter un additif réducteur jusqu'à la surface interne du récipient (20)
soumise à l'impact du faisceau laser (22).
17. Dispositif selon l'une quelconque des
revendications 13 à 16, caractérisé en ce qu'il
comprend en outre des moyens pour transmettre une image de la surface nettoyée ou décontaminée à une caméra
d'observation (75).
18. Dispositif selon l'une quelconque des
revendications 13 à 17, caractérisé en ce que, lorsque
l'impact du faisceau lumineux (22) sur ladite surface interne (20) provoque la formation d'un plasma, il est prévu des moyens permettant de transmettre la lumière du plasma jusqu'à un dispositif d'analyse par spectrophotométrie.
19. Dispositif selon l'une quelconque des
revendications 13 à 18, caractérisé en ce que, lorsque
l'impact du faisceau lumineux sur ladite surface interne provoque la formation d'un plasma, il est prévu un capteur sonore pour signaler la formation de ce plasma.
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9610213A FR2752386B1 (fr) | 1996-08-14 | 1996-08-14 | Procede de nettoyage ou de decontamination d'un objet au moyen d'un faisceau laser ultraviolet et dispositif pour sa mise en oeuvre |
| GB9716447A GB2316528B (en) | 1996-08-14 | 1997-08-05 | Process for cleaning or decontaminating an object an object by means of an ultraviolet laser beam together with apparatus for implementing the process |
| UA97084232A UA44300C2 (uk) | 1996-08-14 | 1997-08-13 | Спосіб очищення або звільнення від забруднень поверхні металевого об'єкта з використанням ударної дії ультрафіолетового лазерного променя та пристрій для його здійснення |
| JP9219528A JPH1075991A (ja) | 1996-08-14 | 1997-08-14 | 紫外線レーザビームによって物体を清掃または汚染除去するための方法および装置 |
| JP2007045143A JP2007181830A (ja) | 1996-08-14 | 2007-02-26 | 紫外線レーザビームによって物体を清掃または汚染除去するための方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9610213A FR2752386B1 (fr) | 1996-08-14 | 1996-08-14 | Procede de nettoyage ou de decontamination d'un objet au moyen d'un faisceau laser ultraviolet et dispositif pour sa mise en oeuvre |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2752386A1 true FR2752386A1 (fr) | 1998-02-20 |
| FR2752386B1 FR2752386B1 (fr) | 1998-09-11 |
Family
ID=9495061
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR9610213A Expired - Fee Related FR2752386B1 (fr) | 1996-08-14 | 1996-08-14 | Procede de nettoyage ou de decontamination d'un objet au moyen d'un faisceau laser ultraviolet et dispositif pour sa mise en oeuvre |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (2) | JPH1075991A (fr) |
| FR (1) | FR2752386B1 (fr) |
| GB (1) | GB2316528B (fr) |
| UA (1) | UA44300C2 (fr) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112190727A (zh) * | 2020-09-15 | 2021-01-08 | 武汉光谷航天三江激光产业技术研究院有限公司 | 一种基于传送带的紫外激光杀菌消毒系统及方法 |
Families Citing this family (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2777810B1 (fr) * | 1998-04-28 | 2000-05-19 | Air Liquide | Procede et dispositif de traitement de la surface interne d'une bouteille de gaz |
| FR2780288B1 (fr) * | 1998-06-26 | 2001-02-16 | Rene Wajsfelner | Procede de decapage et d'aseptisation de l'interieur d'un recipient et dispositif pour sa mise en oeuvre |
| DE19944776C2 (de) * | 1999-09-17 | 2003-06-18 | Karlsruhe Forschzent | Verfahren zur Tritiumdekontamination der ersten Wand einer Einrichtung zur Durchführung von Kernfusionen |
| TW548524B (en) * | 2000-09-04 | 2003-08-21 | Asm Lithography Bv | Lithographic projection apparatus, device manufacturing method and device manufactured thereby |
| ATE460688T1 (de) * | 2000-12-21 | 2010-03-15 | Euv Llc | Reduction de la contamination superficielle causee par des radiations |
| GB2374198A (en) * | 2001-04-04 | 2002-10-09 | British Nuclear Fuels Plc | Method and apparatus for decontamination |
| GB0222341D0 (en) | 2002-09-26 | 2002-11-06 | British Nuclear Fuels Plc | Surface treatment of concrete |
| GB0222342D0 (en) | 2002-09-26 | 2002-11-06 | British Nuclear Fuels Plc | Surface treatment of concrete |
| DE102004032861A1 (de) * | 2004-07-07 | 2006-02-02 | Khs Maschinen- Und Anlagenbau Ag | Verfahren sowie Vorrichtung zum Sterilisieren von Behältern mit UV-Strahlung |
| US20100221155A1 (en) * | 2005-10-25 | 2010-09-02 | Ngk Insulators, Ltd. | Sterilization/Aseptization Apparatus |
| DE102006001891B3 (de) * | 2006-01-14 | 2007-12-20 | Fachhochschule Hildesheim/Holzminden/Göttingen | Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung einer Oberfläche, insbesondere um diese von Verunreinigungen zu befreien |
| DE102008019300A1 (de) * | 2008-04-16 | 2009-10-22 | Ivankovic, Josip | Verfahren zum Entfernen von Ablagerungen an bzw. in Anlagenbereichen bzw. Anlagenteilen, in denen es im laufenden Betrieb der Anlage zu Ablagerungen kommt, und Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens |
| GB2486628B (en) * | 2010-08-02 | 2016-05-25 | Kratos Analytical Ltd | Methods and apparatuses for cleaning at least one surface of an ion source |
| US20130153515A1 (en) * | 2010-10-26 | 2013-06-20 | Empire Technology Development Llc | Water treatment apparatus and systems |
| CN102389583B (zh) * | 2011-06-24 | 2013-11-06 | 深圳大学 | 一种杀菌系统 |
| US20180126489A1 (en) * | 2016-11-04 | 2018-05-10 | General Electric Company | In-situ laser machining using mirrored optics |
| RU2677167C1 (ru) * | 2017-07-14 | 2019-01-15 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Федеральный центр двойных технологий "Союз" (ФГУП "ФЦДТ "Союз") | Способ неинвазивной очистки металлических деталей от антиадгезионных покрытий на основе полимеров |
| WO2020206490A1 (fr) * | 2019-04-11 | 2020-10-15 | Fisher Timothy John | Dispositif de traitement de l'eau |
| CN114040820A (zh) * | 2019-07-02 | 2022-02-11 | 恩特格里斯公司 | 使用激光能量从表面移除粒子的方法 |
| DE102020202722A1 (de) | 2020-03-03 | 2021-09-09 | Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh | Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstücks und Bearbeitungssystem |
| KR102195971B1 (ko) * | 2020-07-17 | 2020-12-28 | (주)빅텍스 | 레이저를 이용한 방사성 콘크리트 스캐블러 및 이를 포함하는 스캐블링 모듈 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0195825A2 (fr) * | 1985-02-20 | 1986-10-01 | Robert Langen | Procédé d'enlèvement d'impuretés, notamment de rouille, d'une surface métallique |
| EP0233755A2 (fr) * | 1986-02-14 | 1987-08-26 | Amoco Corporation | Traitement par laser ultraviolet de surfaces moulées |
| WO1995035575A1 (fr) * | 1994-06-17 | 1995-12-28 | British Nuclear Fuels Plc | Decontamination |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0091947A1 (fr) * | 1981-10-22 | 1983-10-26 | First Of Chelsea Corporation | Elimination au laser de materiaux adherant a des surfaces |
| GB2118028B (en) * | 1982-04-05 | 1985-12-18 | Maxwell Lab Inc | Decontaminating surfaces |
| GB2169496B (en) * | 1985-01-16 | 1987-12-23 | Stc Plc | Cleaning metal surfaces |
| JPS63178885A (ja) * | 1987-01-20 | 1988-07-22 | 三菱重工業株式会社 | 付着物除去装置 |
| US4898650A (en) * | 1988-05-10 | 1990-02-06 | Amp Incorporated | Laser cleaning of metal stock |
| JPH04344868A (ja) * | 1991-05-17 | 1992-12-01 | Mitsubishi Motors Corp | 筒穴巣検知法 |
| JPH05299402A (ja) * | 1992-04-20 | 1993-11-12 | Matsushita Electric Works Ltd | 電子部品の清浄化方法 |
| FR2708877B1 (fr) * | 1993-08-12 | 1995-11-03 | Onet | Procédé et dispositif de décontamination autocontrôlé de surfaces par laser. |
-
1996
- 1996-08-14 FR FR9610213A patent/FR2752386B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-08-05 GB GB9716447A patent/GB2316528B/en not_active Expired - Fee Related
- 1997-08-13 UA UA97084232A patent/UA44300C2/uk unknown
- 1997-08-14 JP JP9219528A patent/JPH1075991A/ja active Pending
-
2007
- 2007-02-26 JP JP2007045143A patent/JP2007181830A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0195825A2 (fr) * | 1985-02-20 | 1986-10-01 | Robert Langen | Procédé d'enlèvement d'impuretés, notamment de rouille, d'une surface métallique |
| EP0233755A2 (fr) * | 1986-02-14 | 1987-08-26 | Amoco Corporation | Traitement par laser ultraviolet de surfaces moulées |
| WO1995035575A1 (fr) * | 1994-06-17 | 1995-12-28 | British Nuclear Fuels Plc | Decontamination |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112190727A (zh) * | 2020-09-15 | 2021-01-08 | 武汉光谷航天三江激光产业技术研究院有限公司 | 一种基于传送带的紫外激光杀菌消毒系统及方法 |
| CN112190727B (zh) * | 2020-09-15 | 2022-11-18 | 武汉光谷航天三江激光产业技术研究院有限公司 | 一种基于传送带的紫外激光杀菌消毒系统及方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB9716447D0 (en) | 1997-10-08 |
| GB2316528B (en) | 2000-07-12 |
| UA44300C2 (uk) | 2002-02-15 |
| JP2007181830A (ja) | 2007-07-19 |
| JPH1075991A (ja) | 1998-03-24 |
| GB2316528A (en) | 1998-02-25 |
| FR2752386B1 (fr) | 1998-09-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FR2752386A1 (fr) | Procede de nettoyage ou de decontamination d'un objet au moyen d'un faisceau laser ultraviolet et dispositif pour sa mise en oeuvre | |
| EP1899082B1 (fr) | Procede et dispositif d'ablation laser d'une couche superficielle d'une paroi, telle qu'un revetement de peinture dans une installation nucleaire | |
| EP0380387B1 (fr) | Nettoyage d'une surface avec un laser | |
| EP0642846B1 (fr) | Procédé et dispositif de décontamination contrÔlé de surface par laser | |
| US6348241B2 (en) | Method and apparatus for treating the internal surface of a gas bottle | |
| FR2525380A1 (fr) | Procede de decontamination par laser | |
| EP3544760A1 (fr) | Procédé de décapage laser d'un produit métallique en défilement, et installation pour son exécution | |
| EP1827511B1 (fr) | Decontamination laser de la surface d'une piece profilee | |
| EP0520847B1 (fr) | Procédé de travail au laser dans une zone contaminée d'une installation nucléaire, et équipement pour sa mise en oeuvre | |
| EP0507641B1 (fr) | Procédé et équipement de travail au laser dans une zone contaminée d'une installation nucléaire | |
| FR3100002A1 (fr) | Procédé pour décontaminer par laser pulsé une pièce métallique comprenant à sa surface une couche d’oxydes de métaux | |
| EP0681735B1 (fr) | Procedes et installations de decontamination d'une surface radioactive au moyen d'un faisceau de lumiere coherente | |
| EP0319397B1 (fr) | Procédé de traitement de matériaux par chocs laser | |
| Koren et al. | CO 2 laser cleaning of black deposits formed during the excimer laser etching of polyimide in air | |
| FR2774801A1 (fr) | Procede et installation de decontamination de crayons de combustible nucleaire au moyen d'un faisceau laser | |
| WO2018109319A1 (fr) | Procede d'amelioration du mouillage d'une surface d'un substrat solide par un metal liquide | |
| JP4868507B2 (ja) | 放射性同位元素に汚染された表面を水噴流導光レーザー剥離を用いて再汚染少なく容易に低温にて除染する方法とその装置 | |
| Milijanic et al. | Possibilities of a metal surface radioactive decontamination using a pulsed CO2 laser | |
| EP4038642A1 (fr) | Procédé pour décontaminer une pièce métallique contenant un gaz par irradiation laser dans un milieu liquide | |
| Costes et al. | Decontamination by ultraviolet laser: The LEXDIN prototype |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |
Effective date: 20150430 |