FR2772650A1 - Photon aluminum facade building cleansing system - Google Patents

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Abstract

The pulse duration is matched to the minimum thickness of the pollutant layer and so as to minimize heat dissipation preventing damage to the facade.

Description

L'invention a trait, d'une manière générale, au nettoyage des supports recouverts d'une couche de matière à enlever. The invention relates, in general, to the cleaning of supports covered with a layer of material to be removed.

Elle vise, notamment, à permettre de réaliser de manière performante un tel nettoyage par balayage du support avec un faisceau photonique, en particulier du type laser, adapté à éliminer la couche recouvrant le support. It aims, in particular, to make it possible to perform such cleaning effectively by scanning the support with a photonic beam, in particular of the laser type, adapted to remove the layer covering the support.

Elle propose à cet effet un procédé de nettoyage dans lequel on élimine une couche de matière recouvrant un support en balayant ledit support avec un faisceau photonique, caractérisé en ce qu'on utilise comme dit faisceau photonique, un faisceau formé par un rayonnement impulsionnel
ayant une durée d'impulsion inférieure à une durée minimale de propagation de la chaleur au travers de ladite couche de matière, fixée par l'épaisseur minimale de ladite couche sur ledit support et par la vitesse de diffusion de la chaleur dans ladite matière;
ayant, dans le spectre photonique, une longueur d'onde pour laquelle l'absorption par le matériau du support et l'absorption, plus importante, par ladite matière, présentent un écart qui est à un maximum ; et
- ayant, sur la durée d'une impulsion, une densité de puissance par unité de surface illuminée inférieure au seuil d'endommagement du support à ladite longueur d'onde et supérieure au seuil, moins important, de vaporisation de ladite matière à ladite longueur d'onde.
To this end, it proposes a cleaning process in which a layer of material covering a support is eliminated by scanning said support with a photonic beam, characterized in that a beam formed by pulsed radiation is used as said photonic beam.
having a pulse duration less than a minimum duration of propagation of heat through said layer of material, fixed by the minimum thickness of said layer on said support and by the speed of diffusion of heat in said material;
having, in the photonic spectrum, a wavelength for which the absorption by the support material and the absorption, greater, by said material, have a difference which is at a maximum; and
- having, over the duration of a pulse, a power density per unit of illuminated surface below the threshold of damage to the support at said wavelength and greater than the less important threshold of vaporization of said material at said length wave.

Le nettoyage s'effectue ainsi en régime de photoablation, c'est-à-dire dans un régime où l'illumination par le faisceau photonique conduit à une évaporation instantanée de la matière à enlever, L'émission de vapeur engendrant une pression locale importante à l'interface couche de matière support, cette pression induisant une éjection de la couche de matière sous forme d'aérosols et de particules. The cleaning is thus carried out in a photoablation regime, that is to say in a regime where the illumination by the photonic beam leads to an instantaneous evaporation of the material to be removed, The emission of vapor generating a high local pressure at the support material layer interface, this pressure inducing an ejection of the material layer in the form of aerosols and particles.

Le choix d'une durée d'impulsion (mesurée classiquement à mihauteur du chronogramme de puissance) inférieure à la durée de propagation de la chaleur au travers de la couche de matière à enlever permet d'éviter d'abîmer le support par un apport de chaleur excessif, la chaleur violente produite du fait de la vaporisation de la matière à enlever, n'arrivant jamais au complet sur le support puisque l'impulsion, et donc la production de chaleur, se termine avant que ne soit écoulé le temps nécessaire à la chaleur produite pour traverser la couche de matière. Le fait de prendre en compte la durée de propagation correspondant à l'épaisseur minimale de la couche de matière à enlever garantit qu'à tout endroit l'impulsion sera terminée suffisamment tôt. The choice of a pulse duration (conventionally measured at mid-height of the power timing diagram) less than the duration of propagation of the heat through the layer of material to be removed makes it possible to avoid damaging the support by a contribution of excessive heat, the violent heat produced due to the vaporization of the material to be removed, never completely reaching the support since the pulse, and therefore the production of heat, ends before the time necessary for the heat produced to pass through the layer of material. Taking into account the propagation time corresponding to the minimum thickness of the layer of material to be removed guarantees that at any location the pulse will be terminated sufficiently early.

Au cas où certaines zones du support seraient recouvertes d'une couche de matière à enlever relativement plus épaisse que l'épaisseur minimale, cette couche pourra être enlevée avec plusieurs impulsions, c'est-àdire qu'il suffira à l'opérateur de balayer plusieurs fois la zone en question. If certain areas of the support are covered with a layer of material to be removed relatively thicker than the minimum thickness, this layer can be removed with several pulses, i.e. it will be enough for the operator to sweep several times the area in question.

Une fois que la couche de matière à enlever est éliminée,
I'application du faisceau photonique sur le support ne risque pas d'abîmer celuici puisque l'on se trouve en deçà de son seuil d'endommagement.
Once the layer of material to be removed is removed,
The application of the photon beam on the support does not risk damaging it since it is below its damage threshold.

Le choix d'une longueur d'onde telle que l'on se trouve à un maximum d'écart entre l'absorption par le matériau du support et l'absorption par la matière à enlever permet de combiner dans les meilleures conditions les impératifs contradictoires que sont le respect du support et l'élimination de la couche de matière à enlever, puisque l'on tient compte de la combinaison de la réaction du support et de celle de la couche de matière à enlever, contrairement à certains procédés antérieurs dans lesquels le paramètre que constitue la longueur d'onde est négligé ou alors pris en compte vis-à-vis du seul matériau de la couche de matière à enlever. The choice of a wavelength such that there is a maximum difference between the absorption by the support material and the absorption by the material to be removed makes it possible to combine in the best conditions the contradictory requirements that are the respect of the support and the elimination of the layer of material to be removed, since one takes into account the combination of the reaction of the support and that of the layer of material to be removed, unlike some previous processes in which the parameter which constitutes the wavelength is neglected or then taken into account with respect to the only material of the layer of material to be removed.

Le fait de tenir compte du seuil d'endommagement du support et du seuil de vaporisation de la matière à enlever considérés à la longueur d'onde du faisceau photonique, offre l'avantage d'une excellente précision (ces deux seuils dépendent de la longueur d'onde) permettant de minimiser les risques d'endommagement du support ou, à l'inverse, de non-vaporisation de la matière à enlever, tandis que le fait de déterminer les seuils précités en termes de densité de puissance offre l'avantage de tenir compte de la vitesse d'apport de l'énergie, contrairement à une détermination qui se ferait uniquement en termes de densité d'énergie. Taking into account the damage threshold of the support and the vaporization threshold of the material to be removed considered at the wavelength of the photon beam, offers the advantage of excellent accuracy (these two thresholds depend on the length wave) to minimize the risk of damage to the support or, conversely, non-vaporization of the material to be removed, while the determination of the aforementioned thresholds in terms of power density offers the advantage to take into account the speed of energy supply, contrary to a determination that would be made only in terms of energy density.

On notera à cet égard que la vitesse d'apport de l'énergie est un paramètre important pour mettre en oeuvre le procédé de nettoyage avec de bonnes performances, puisqu'en ce qui concerne la couche de matière à enlever, il faut non seulement effectuer un apport suffisant d'énergie par unité de surface, mais aussi que cet apport s'effectue suffisamment rapidement pour que l'évacuation de chaleur hors de la matière à enlever, notamment par conduction, n'empêche pas sa vaporisation ; et pour ce qui est du support, il faut que l'évacuation de l'énergie, par conduction et, s'il s'agit d'un métal, surtout par réflexion, soit suffisante pour que l'énergie absorbée ne modifie pas les caractéristiques du support. It will be noted in this regard that the rate of energy supply is an important parameter for implementing the cleaning process with good performance, since as regards the layer of material to be removed, it is not only necessary to perform a sufficient supply of energy per unit area, but also that this supply takes place quickly enough so that the evacuation of heat out of the material to be removed, in particular by conduction, does not prevent its vaporization; and with regard to the support, it is necessary that the evacuation of energy, by conduction and, if it is a metal, especially by reflection, is sufficient so that the absorbed energy does not modify the support characteristics.

Selon des caractéristiques préférées en raison de la qualité des résultats obtenus tant en ce qui concerne l'élimination de la couche à enlever que le respect du support:
ledit rayonnement a une durée d'impulsion inférieure à 200 ns avec ladite couche de matière qui est un dépôt de polluant de nature organique, et de préférence ladite durée d'impulsion est comprise entre 30 et 130 ns;
ledit rayonnement a une longueur d'onde comprise entre 9 et li ptm avec ledit support qui est en métal et ladite couche de matière qui est un dépôt de polluant de nature organique, et de préférence ladite longueur d'ondes est de 10,6 pm ; et/ou
- la densité de puissance par unité de surface illuminée sur la durée d'une impulsion est comprise entre 4 et 7 MW/cm2 avec ledit support qui est en aluminium anodisé incolore et ladite couche de matière qui est un dépôt de polluant de nature organique ; ou alors comprise entre 3 et 10 MW/cm2 avec ledit support qui est en aluminium anodisé coloré et ladite couche de matière qui est un dépôt de polluant de nature organique ; et de préférence la densité de puissance est de 5 MW/cm2.
According to preferred characteristics due to the quality of the results obtained both with regard to the elimination of the layer to be removed and the respect for the support:
said radiation has a pulse duration less than 200 ns with said layer of material which is a deposit of pollutant of organic nature, and preferably said pulse duration is between 30 and 130 ns;
said radiation has a wavelength between 9 and li ptm with said support which is made of metal and said layer of material which is a deposit of organic pollutant, and preferably said wavelength is 10.6 pm ; and or
the power density per unit of surface illuminated over the duration of a pulse is between 4 and 7 MW / cm 2 with said support which is made of colorless anodized aluminum and said layer of material which is a deposit of organic pollutant; or then between 3 and 10 MW / cm2 with said support which is made of colored anodized aluminum and said layer of material which is a deposit of organic pollutant; and preferably the power density is 5 MW / cm2.

On notera que la plage de longueurs d'onde susvisée est particulièrement avantageuse sur le plan de la sécurité pour l'oeil humain et animal, les rayonnements à ces longueurs d'ondes ne traversant pas les vitres en verre ou en matière plastique. It will be noted that the above wavelength range is particularly advantageous from the point of view of safety for the human and animal eye, the radiation at these wavelengths not passing through the glass or plastic panes.

Ainsi, en pratique, il suffit, pour assurer la sécurité des personnes assistant au nettoyage, qu'elles se trouvent derrière une fenêtre ou une baie vitrée tandis que de simples lunettes en verre ou même en matière plastique conviennent pour assurer la sécurité de l'opérateur. Thus, in practice, it is sufficient, to ensure the safety of persons assisting with cleaning, that they are behind a window or a bay window while simple glasses of glass or even of plastic material are suitable for ensuring the safety of the operator.

L'utilisation du procédé selon l'invention est particulièrement avantageuse pour nettoyer des éléments de bâtiment, et en particulier des éléments intérieurs ou extérieurs faisant partie d'une paroi de façade, spécialement lorsque ces éléments sont en aluminium anodisé. The use of the method according to the invention is particularly advantageous for cleaning building elements, and in particular interior or exterior elements forming part of a facade wall, especially when these elements are made of anodized aluminum.

Ce type de matériau, largement utilisé dans les façades de bâtiments, est en effet particulièrement intéressant à nettoyer avec un faisceau photonique conformément à l'invention car il est difficile, avec les moyens chimiques et mécaniques conventionnels, d'enlever la couche de polluant s'étant déposée au fil du temps sans enlever la partie anodisée du support en aluminium (c'est la partie anodisée qui évite la corrosion du support), alors que l'utilisation d'un faisceau photonique conforme aux paramètres précités permet d'enlever très efficacement la couche de polluant sans produire la moindre attaque du support qui s'échauffe d'ailleurs à peine (on arrive à obtenir que 98% de l'énergie du faisceau est absorbée par la couche de polluant et seulement 2% par le support). This type of material, widely used in the facades of buildings, is in fact particularly advantageous to clean with a photonic beam in accordance with the invention because it is difficult, with conventional chemical and mechanical means, to remove the layer of pollutant s '' being deposited over time without removing the anodized part of the aluminum support (it is the anodized part which prevents corrosion of the support), while the use of a photon beam conforming to the above parameters makes it possible to remove very effectively the pollutant layer without producing the slightest attack from the support which hardly heats up moreover (we manage to obtain that 98% of the beam energy is absorbed by the pollutant layer and only 2% by the support) .

L'invention vise également, sous un deuxième aspect, une source laser qui convient particulièrement bien à la mise en oeuvre du procédé qui vient d'être exposé. The invention also relates, in a second aspect, to a laser source which is particularly suitable for implementing the method which has just been described.

Cette source laser, comportant une enveloppe à l'intérieur de laquelle sont disposées une anode et une cathode pour générer un effet laser par l'émission stimulée de photons par des molécules d'un gaz se trouvant dans l'enveloppe lorsqu'une décharge électrique appropriée est produite entre l'anode et la cathode, se caractérise en ce qu'un échangeur thermique est également disposé à l'intérieur de ladite enveloppe. This laser source, comprising an envelope inside which are arranged an anode and a cathode to generate a laser effect by the stimulated emission of photons by molecules of a gas found in the envelope when an electric discharge suitable is produced between the anode and the cathode, is characterized in that a heat exchanger is also arranged inside said envelope.

Grâce au fait que l'échangeur thermique est disposé directement à l'intérieur de l'enveloppe, et non à l'extérieur de celle-ci, il est possible de maintenir d'une façon particulièrement simple et efficace la température du gaz dans la plage de valeurs requise pour produire le faisceau photonique ayant les paramètres désirés, notamment en ce qui concerne son énergie par impulsion. Thanks to the fact that the heat exchanger is arranged directly inside the envelope, and not outside of it, it is possible to maintain in a particularly simple and effective way the temperature of the gas in the range of values required to produce the photon beam having the desired parameters, in particular as regards its energy per pulse.

De préférence, afin de maintenir la température à la valeur adéquate de façon automatique, une sonde de température est également disposée à l'intérieur de ladite enveloppe, du fluide caloporteur circulant dans ledit échangeur et dans une unité externe de régulation reliée à ladite sonde de température afin de réguler la température interne à ladite enveloppe dans une plage prédéterminée. Preferably, in order to automatically maintain the temperature at the appropriate value, a temperature probe is also placed inside said envelope, of the heat transfer fluid circulating in said exchanger and in an external regulation unit connected to said temperature probe. temperature in order to regulate the internal temperature of said envelope within a predetermined range.

En particulier, lorsqu'on souhaite une longueur d'onde de l'ordre de 10,6 Am, ledit gaz est du CO2 et ledit échangeur est adapté à réguler ladite température interne à 27 + 2 "C.  In particular, when a wavelength of the order of 10.6 Am is desired, said gas is CO2 and said exchanger is adapted to regulate said internal temperature at 27 + 2 "C.

L'invention vise également, sous un troisième aspect, une source laser convenant particulièrement bien à la mise en oeuvre du procédé exposé précédemment. The invention also relates, in a third aspect, to a laser source which is particularly suitable for implementing the method described above.

Cette source, comportant une enveloppe à l'intérieur de laquelle sont disposées une anode et une cathode pour générer un effet laser par l'émission stimulée de photons par des molécules d'un gaz se trouvant dans l'enveloppe lorsqu'une décharge électrique appropriée est produite entre l'anode et la cathode, se caractérise en en ce qu'elle comporte un ventilateur également disposé à l'intérieur de ladite enveloppe pour y faire circuler le milieu gazeux qu'elle contient. This source, comprising an envelope inside which are arranged an anode and a cathode to generate a laser effect by the stimulated emission of photons by molecules of a gas found in the envelope when an appropriate electrical discharge is produced between the anode and the cathode, is characterized in that it comprises a fan also arranged inside said envelope for circulating therein the gaseous medium which it contains.

Ce ventilateur permet notamment de renouveler le milieu gazeux se trouvant entre l'anode et la cathode de façon rapide de sorte que l'on arrive à obtenir une fréquence des impulsions particulièrement élevée, par exemple 200
Hz, tout en maintenant les paramètres voulus du faisceau produit, notamment l'énergie par impulsion.
This fan makes it possible in particular to renew the gaseous medium located between the anode and the cathode rapidly so that it is possible to obtain a particularly high pulse frequency, for example 200
Hz, while maintaining the desired parameters of the beam produced, in particular the energy per pulse.

Grâce à une fréquence aussi élevée, la vitesse de nettoyage (surface nettoyée par unité de temps) peut être relativement importante. Thanks to such a high frequency, the cleaning speed (surface cleaned per unit of time) can be relatively high.

Selon des caractéristiques préférées, permettant de renouveler de façon particulièrement commode et efficace le milieu gazeux entre les électrodes, ledit ventilateur s'étend sur la même longueur que l'anode et la cathode et comporte un carter présentant une ouverture d'admission, une ouverture de refoulement en regard de l'espace situé entre l'anode et la cathode ainsi qu'un rotor pour faire circuler le milieu gazeux dans le carter, dans le sens allant de ladite ouverture d'admission à ladite ouverture de refoulement, afin de mettre en circulation le milieu gazeux contenu dans l'enveloppe de sorte qu'il existe un flux sortant de l'ouverture de refoulement et passant par l'espace situé entre l'anode et la cathode avant de se diriger vers l'ouverture d'admission. According to preferred characteristics, making it possible to renew the gaseous medium between the electrodes in a particularly convenient and efficient manner, said fan extends over the same length as the anode and the cathode and comprises a casing having an intake opening, an opening discharge facing the space between the anode and the cathode and a rotor for circulating the gaseous medium in the casing, in the direction from said inlet opening to said discharge opening, in order to put circulating the gaseous medium contained in the envelope so that there is a flow leaving the delivery opening and passing through the space between the anode and the cathode before heading towards the inlet opening .

Selon d'autres caractéristiques préférées, la source comporte en outre un échangeur thermique disposé à l'intérieur de ladite enveloppe de sorte que ledit flux de milieu gazeux passe par l'échangeur entre les anode et cathode d'une part et ladite ouverture d'admission d'autre part. According to other preferred characteristics, the source further comprises a heat exchanger disposed inside said envelope so that said flow of gaseous medium passes through the exchanger between the anode and cathode on the one hand and said opening of admission on the other hand.

L'on dispose ainsi d'un milieu gazeux ayant en outre la bonne température. There is thus a gaseous medium further having the right temperature.

Selon d'autres caractéristiques préférées, dans le trajet entre les anode et cathode d'une part et ladite ouverture d'admission d'autre part, se trouvent une bouche de sortie et une bouche d'entrée de milieu gazeux dans ladite enveloppe. According to other preferred characteristics, in the path between the anode and cathode on the one hand and said intake opening on the other hand, there are an outlet mouth and an inlet mouth of gaseous medium in said envelope.

Le milieu gazeux usagé est extrait périodiquement, par exemple une fois par semaine, par la bouche de sortie tandis que du milieu gazeux neuf est simultanément introduit par la bouche d'entrée, ce qui permet de renouveler le contenu en gaz de l'enveloppe afin que l'on dispose entre l'anode et la cathode d'un milieu gazeux ayant une composition optimale. The used gaseous medium is extracted periodically, for example once a week, by the outlet mouth while new gaseous medium is simultaneously introduced by the inlet mouth, which makes it possible to renew the gas content of the envelope in order that there is between the anode and the cathode a gaseous medium having an optimal composition.

L'invention vise également, sous un quatrième aspect, un guide d'ondes convenant particulièrement bien à la mise en oeuvre du procédé exposé précédemment. The invention also relates, in a fourth aspect, to a waveguide which is particularly suitable for implementing the method described above.

Ce guide d'ondes se caractérise en ce qu'il est formé par un corps tubulaire souple recouvert intérieurement d'un revêtement diélectrique réfléchissant, avec le creux dudit corps qui est rempli d'un gaz très inerte à l'ionisation. This waveguide is characterized in that it is formed by a flexible tubular body internally covered with a reflective dielectric coating, with the hollow of said body which is filled with a gas very inert to ionization.

Grâce au remplissage avec ce gaz, on évite qu'il se produise à l'intérieur du guide d'ondes un claquage (ionisation brutale du gaz) qui conduirait à la destruction du guide d'ondes. Thanks to the filling with this gas, it is avoided that there occurs within the waveguide a breakdown (sudden ionization of the gas) which would lead to the destruction of the waveguide.

De préférence, ledit gaz remplit ledit creux à une pression légèrement supérieure à la pression atmosphérique. Preferably, said gas fills said hollow at a pressure slightly higher than atmospheric pressure.

On est ainsi sûr que c'est bien le gaz très inerte qui est présent dans le creux du guide d'ondes, et en outre on évite la pénétration de poussières dans ce creux, également susceptible de produire des claquages. One is thus sure that it is indeed the very inert gas which is present in the hollow of the waveguide, and in addition one avoids the penetration of dust in this hollow, also likely to produce breakdowns.

De préférence, ledit gaz est de l'hélium, ce gaz étant celui qui a la tension de claquage la plus élevée. Preferably, said gas is helium, this gas being the one with the highest breakdown voltage.

L'invention vise également, sous un cinquième aspect, une tête d'application d'un faisceau laser convenant particulièrement bien à la mise en oeuvre du procédé exposé précédemment. The invention also relates, in a fifth aspect, to a head for applying a laser beam which is particularly suitable for implementing the method described above.

Cette tête d'application se caractérise en ce qu'elle comporte des moyens de traitement optique pour que ledit faisceau laser illumine sur le support à nettoyer une zone à forme effilée, c'est-à-dire s'étendant essentiellement en largeur alors que son épaisseur est faible.  This application head is characterized in that it comprises optical processing means so that said laser beam illuminates on the support to be cleaned an area of tapered shape, that is to say extending essentially in width while its thickness is small.

Avec une telle forme, on arrive à nettoyer en une seule passe une largeur relativement importante du support. With such a shape, we manage to clean in a single pass a relatively large width of the support.

De préférence, pour des raisons de simplicité et de commodité, lesdits moyens de traitement optique comportent une lentille cylindrique dont la position correspond à la distance de travail prévue entre ladite tête et le support à nettoyer. Preferably, for reasons of simplicity and convenience, said optical processing means comprise a cylindrical lens whose position corresponds to the working distance provided between said head and the support to be cleaned.

L'invention vise également, sous un sixième aspect, une tête d'application d'un faisceau laser convenant particulièrement bien à la mise en oeuvre du procédé exposé précédemment. The invention also relates, in a sixth aspect, to a head for applying a laser beam which is particularly suitable for implementing the method described above.

Cette tête se caractérise en ce qu'elle comporte des moyens pour souffler ou aspirer les vapeurs et poussières résultant de la vaporisation par le faisceau laser de la matière à enlever. This head is characterized in that it comprises means for blowing or aspirating the vapors and dust resulting from the vaporization by the laser beam of the material to be removed.

On évite ainsi que les poussières ne viennent se redéposer sur le support qui vient d'être nettoyé ou dans ses alentours, et surtout que les vapeurs et poussières ne viennent se mettre sur le trajet du faisceau photonique, ce qui en diminuerait l'efficacité. This prevents dust from redepositing on the support which has just been cleaned or in its surroundings, and above all that vapors and dust do not come to get in the path of the photon beam, which would reduce their efficiency.

De préférence, afin de procurer un nettoyage d'aussi bonne qualité que possible, ladite tête comporte des moyens d'aspiration des dites vapeurs et poussières, munis d'un élément de filtration pour retenir lesdites poussières. Preferably, in order to provide a cleaning of as good quality as possible, said head comprises means for suctioning said vapors and dusts, provided with a filtration element for retaining said dusts.

L'invention vise également, sous un septième aspect, une tête d'application d'un faisceau laser convenant particulièrement bien à la mise en oeuvre du procédé exposé précédemment. The invention also relates, in a seventh aspect, to a head for applying a laser beam which is particularly suitable for implementing the method described above.

Cette tête se caractérise en ce qu'elle comporte des moyens de détection de la présence d'un métal en regard de ladite tête, afin d'interdire l'émission d'un faisceau laser en l'absence de métal. This head is characterized in that it comprises means for detecting the presence of a metal opposite said head, in order to prohibit the emission of a laser beam in the absence of metal.

L'émission d'un faisceau laser ne peut ainsi s'effectuer que lorsque la tête est en regard du support métallique à nettoyer, ce qui est particulièrement intéressant en matière de sécurité voire d'économies d'énergie.  The emission of a laser beam can therefore only be carried out when the head is facing the metal support to be cleaned, which is particularly advantageous in terms of security or even energy savings.

L'invention vise également, sous un huitième aspect, une tête d'application d'un faisceau laser convenant particulièrement bien à la mise en oeuvre du procédé tel qu'exposé précédemment. The invention also relates, in an eighth aspect, to a head for applying a laser beam which is particularly suitable for implementing the method as described above.

Cette tête se caractérise en ce qu'elle porte des moyens de contact avec le support à nettoyer afin de fixer la distance de travail entre la tête et le support. This head is characterized in that it carries means of contact with the support to be cleaned in order to fix the working distance between the head and the support.

On est ainsi sûr que la zone illuminée sur le support a la surface prévue, et donc que l'on respecte les paramètres voulus, notamment en ce qui concerne la densité de puissance ou d'énergie par unité de surface illuminée. It is thus certain that the illuminated area on the support has the intended surface, and therefore that the desired parameters are respected, in particular as regards the power or energy density per unit of illuminated surface.

De préférence, pour des raisons de simplicité et de facilité de déplacement de la tête, lesdits moyens de contact comportent au moins un rouleau destiné à être promené sur ledit support. Preferably, for reasons of simplicity and ease of movement of the head, said contact means comprise at least one roller intended to be moved on said support.

L'invention vise enfin, sous un neuvième aspect, un dispositif convenant particulièrement bien à la mise en oeuvre du procédé tel qu'exposé précédemment, caractérisé en ce qu'il comporte une source laser telle qu'exposée ci-dessus, un guide d'ondes tel qu'exposé ci-dessus et/ou une tête d'application telle qu'exposée ci-dessus. The invention finally relates, in a ninth aspect, to a device which is particularly suitable for implementing the method as set out above, characterized in that it comprises a laser source as set out above, a guide for waves as exposed above and / or an application head as exposed above.

L'exposé de l'invention sera maintenant poursuivi par la description d'un exemple préféré de réalisation, donnée ci-après à titre illustratif et non limitatif, en référence aux dessins annexés. Sur ceux-ci
- la figure 1 montre de façon schématique un dispositif de nettoyage conforme à l'invention;
- la figure 2 est une vue élévation-coupe prise transversalement dans la source laser faisant partie du dispositif montré sur la figure 1 ;
- la figure 3 en est une autre vue en élévation-coupe, prise longitudinalement et ne montrant que les éléments de production du faisceau laser;
- la figure 4 est un détail agrandi des électrodes supérieures, et plus précisément de leur extrémité que l'on voit à gauche sur la figure 3 ;
- la figure 5 montre la constitution d'une variante du guide d'ondes faisant partie du dispositif illustré sur la figure 1 ;
- la figure 6 est une vue partielle du support à nettoyer, prise autour de la zone illuminée par le faisceau laser du dispositif de nettoyage;
- les figures 7 et 8 sont respectivement une vue en élévation et une vue en plan montrant le traitement optique appliqué au faisceau laser entre la sortie du guide d'ondes et le support à nettoyer;
- la figure 9 est une vue en élévation-coupe montrant l'embout d'extrémité de la tête d'application du faisceau laser;
- la figure 10 est une vue schématique de la tête d'application du faisceau laser où sont illustrés les éléments de déclenchement et de maintien à la distance de travail vis-à-vis du support; et
- la figure 11 est un schéma électrique simplifié des moyens de déclenchement.
The description of the invention will now be continued with the description of a preferred embodiment, given below by way of illustration and not limitation, with reference to the accompanying drawings. On these
- Figure 1 shows schematically a cleaning device according to the invention;
- Figure 2 is an elevation-sectional view taken transversely in the laser source forming part of the device shown in Figure 1;
- Figure 3 is another view in elevation-section, taken longitudinally and showing only the elements for producing the laser beam;
- Figure 4 is an enlarged detail of the upper electrodes, and more precisely of their end as seen on the left in Figure 3;
- Figure 5 shows the constitution of a variant of the waveguide forming part of the device illustrated in Figure 1;
- Figure 6 is a partial view of the support to be cleaned, taken around the area illuminated by the laser beam of the cleaning device;
- Figures 7 and 8 are respectively an elevational view and a plan view showing the optical treatment applied to the laser beam between the output of the waveguide and the support to be cleaned;
- Figure 9 is an elevation-sectional view showing the end fitting of the laser beam application head;
- Figure 10 is a schematic view of the laser beam application head which illustrates the triggering elements and maintaining the working distance vis-à-vis the support; and
- Figure 11 is a simplified electrical diagram of the triggering means.

Le dispositif de nettoyage 1 illustré sur la figure 1 est prévu pour enlever une couche 2 de polluant de nature organique recouvrant, sous la forme d'un dépôt s'étant constitué au fil du temps, un support 3 en aluminium anodisé. The cleaning device 1 illustrated in FIG. 1 is provided for removing a layer 2 of organic pollutant covering, in the form of a deposit which has formed over time, a support 3 of anodized aluminum.

Le dispositif 1 comporte une tête 4 d'application d'un faisceau laser 5 sur le support 3, un guide d'ondes 6 dont l'une des extrémités est reliée à la tête 4, une source laser 7 à laquelle est reliée l'autre extrémité du guide 6 qui sert à transporter le faisceau laser produit par la source 7 jusqu'à la tête 4, une alimentation électrique 8 de la source 7, une unité 9 de régulation thermique de la source 7 et une unité 10 de renouvellement de la source 7 en milieu gazeux constitué par un mélange de dioxyde de carbone, d'azote et d'hélium. The device 1 comprises a head 4 for applying a laser beam 5 to the support 3, a waveguide 6, one of the ends of which is connected to the head 4, a laser source 7 to which the other end of the guide 6 which is used to transport the laser beam produced by the source 7 to the head 4, a power supply 8 from the source 7, a unit 9 for thermal regulation of the source 7 and a unit 10 for renewal of source 7 in a gaseous medium consisting of a mixture of carbon dioxide, nitrogen and helium.

Comme on le voit sur les figures 2 et 3, la source 7 comporte une enveloppe 11 présentant une bouche 12 d'entrée du milieu gazeux, une bouche 13 de sortie de ce milieu, un ventilateur tangentiel 14, une anode 15, une cathode 16, des électrodes 17 de pré-ionisation et un échangeur thermique de régulation 18. As can be seen in FIGS. 2 and 3, the source 7 comprises an envelope 11 having a mouth 12 for entering the gaseous medium, a mouth 13 for leaving this medium, a tangential fan 14, an anode 15, a cathode 16 , pre-ionization electrodes 17 and a regulating heat exchanger 18.

L'enveloppe Il comporte un tube 19 à section circulaire, ici en
Pyrex avec un diamètre de 215 mm et une longueur de 300 mm, et deux supports métalliques 20A et 20B (figure 3) qui ferment de manière étanche
I'espace intérieur au tube 19, respectivement du côté que l'on voit à gauche et du côté que l'on voit à droite sur la figure 3. Les différents composants disposés à l'intérieur de l'enveloppe 11 sont fixés sur les supports 20A et 20B.
The envelope It comprises a tube 19 with circular section, here in
Pyrex with a diameter of 215 mm and a length of 300 mm, and two metal supports 20A and 20B (Figure 3) which close tightly
The space inside the tube 19, respectively on the side that can be seen on the left and the side that can be seen on the right in FIG. 3. The various components placed inside the envelope 11 are fixed to the supports 20A and 20B.

Le support 20A porte par ailleurs un miroir 20C de sortie du faisceau laser de la source 7, dont le coefficient de réflexion est de l'ordre de 80% à la longueur d'onde de 10,6 clam, le support 20B portant quant à lui un miroir 20D. The support 20A also carries a mirror 20C for outputting the laser beam from the source 7, the reflection coefficient of which is around 80% at the wavelength of 10.6 clam, the support 20B bearing him a 20D mirror.

Les miroirs 20C et 20D sont positionnés en regard de l'espace existant entre l'anode 15 et la cathode 16, afin de former une cavité optique dans laquelle l'effet laser est généré par l'émission stimulée de photons à 10,6 Fm par certaines molécules de CO2 se trouvant entre l'anode 15 et la cathode 16 lorsqu'une décharge électrique appropriée est produite entre celles-ci. The mirrors 20C and 20D are positioned opposite the space existing between the anode 15 and the cathode 16, in order to form an optical cavity in which the laser effect is generated by the stimulated emission of photons at 10.6 Fm by certain CO2 molecules located between the anode 15 and the cathode 16 when an appropriate electrical discharge is produced between them.

Dans l'exemple illustré, le miroir de sortie 20C est une lame à faces planes en séléniure de zinc et le miroir 20D est sphérique et en cuivre traité or. In the example illustrated, the output mirror 20C is a blade with flat faces made of zinc selenide and the mirror 20D is spherical and made of gold-treated copper.

Le rayon de courbure du miroir 20D est important afin qu'il produise un faisceau dont la divergence angulaire est faible. La distance entre les miroirs 20C et 20D est de l'ordre de 250 mm, le miroir 20C est fixe et un système de positionnement micrométrique est prévu pour le miroir 20D afin d'accorder la cavité optique qu'il forme avec le miroir 20C, sur la longueur d'onde de 10,6 Cim. The radius of curvature of the mirror 20D is large so that it produces a beam whose angular divergence is small. The distance between the mirrors 20C and 20D is of the order of 250 mm, the mirror 20C is fixed and a micrometric positioning system is provided for the mirror 20D in order to match the optical cavity that it forms with the mirror 20C, on the wavelength of 10.6 Cim.

Les bouches 12 et 13 sont normalement fermées. Lorsqu'il faut renouveler le milieu gazeux contenu dans l'enceinte 11, elles sont chacune reliées à l'unité 10 et servent respectivement à l'injection en milieu gazeux neuf dans l'espace interne à l'enveloppe 11 et à l'extraction du milieu usagé contenu dans cette enveloppe. Ports 12 and 13 are normally closed. When it is necessary to renew the gaseous medium contained in the enclosure 11, they are each connected to the unit 10 and are used respectively for injection into new gaseous medium in the space internal to the envelope 11 and for extraction of the used medium contained in this envelope.

Le ventilateur tangentiel 14 s'étend sur la même longueur que les électrodes 15 et 16. II comporte un carter 21 présentant une ouverture d'admission 22 en regard de la bouche 12 et une ouverture de refoulement 23 en regard de l'espace situé entre l'anode 15 et la cathode 16 ainsi qu'un rotor 24 pour faire circuler le milieu gazeux dans le carter, dans le sens allant de l'ouverture 22 à l'ouverture 23.  The tangential fan 14 extends over the same length as the electrodes 15 and 16. It comprises a casing 21 having an intake opening 22 facing the mouth 12 and a discharge opening 23 facing the space between the anode 15 and the cathode 16 as well as a rotor 24 for circulating the gaseous medium in the casing, in the direction going from the opening 22 to the opening 23.

On voit que le ventilateur 14 met en circulation le milieu gazeux contenu dans l'enveloppe il de sorte qu'il existe un flux, illustré par des flèches sur les figures 2 et 3, sortant de l'ouverture de refoulement 23, passant par l'espace situé entre les électrodes 15 et 16 puis par l'échangeur de régulation 18 avant de se diriger vers l'ouverture d'admission 22. We see that the fan 14 circulates the gaseous medium contained in the envelope II so that there is a flow, illustrated by arrows in Figures 2 and 3, leaving the discharge opening 23, passing through the space between the electrodes 15 and 16 then by the regulating exchanger 18 before heading towards the intake opening 22.

Le flux créé par le ventilateur 14, combiné à la présence et à la disposition de l'échangeur 18, permet d'avoir en permanence, entre les électrodes 15 et 16, un milieu gazeux dont la composition et la température sont appropriées à la production du faisceau laser voulu. The flow created by the fan 14, combined with the presence and arrangement of the exchanger 18, makes it possible to have permanently, between the electrodes 15 and 16, a gaseous medium whose composition and temperature are suitable for production of the desired laser beam.

Le fluide caloporteur venant de l'unité de régulation 9 pénètre dans l'échangeur 18 par l'orifice 25, ce fluide circule dans cet échangeur tout en en transférant ses frigories ou ses calories au milieu gazeux, et il quitte l'échangeur 18 par l'orifice 26 pour rejoindre l'unité de régulation 9. The heat transfer fluid coming from the regulating unit 9 enters the exchanger 18 through the orifice 25, this fluid circulates in this exchanger while transferring its frigories or its calories to the gaseous medium, and it leaves the exchanger 18 by the orifice 26 to join the regulation unit 9.

Une sonde de température 26' est prévue dans l'espace interne à l'enveloppe 11 et reliée à l'unité de régulation 9 qui réagit en conséquence pour chauffer ou refroidir le fluide caloporteur, la température visée dans l'enveloppe étant ici de 27 t 2"C, plage optimale pour l'émission d'un faisceau laser CO2. A temperature probe 26 ′ is provided in the space internal to the envelope 11 and connected to the regulating unit 9 which reacts accordingly to heat or cool the heat transfer fluid, the temperature targeted in the envelope being here 27 t 2 "C, optimal range for the emission of a CO2 laser beam.

L'unité de régulation 9 comporte, pour réchauffer ou refroidir le fluide thermique, un élément à effet Peltier, de sorte que l'unité 9 est compacte et ne nécessite que de l'énergie électrique pour son fonctionnement. The regulation unit 9 comprises, for heating or cooling the thermal fluid, a Peltier effect element, so that the unit 9 is compact and requires only electrical energy for its operation.

L'anode 15 a la forme générale d'une plaque plane, ici d'une longueur de 240 mm, d'une largeur de 30 mm et d'une hauteur de 8 mm. The anode 15 has the general shape of a flat plate, here a length of 240 mm, a width of 30 mm and a height of 8 mm.

La cathode 16 se présente également sous la forme d'une plaque plane, de même longueur que l'anode 15, mais plus étroite (ici, 10 mm) tandis que sa face en regard de l'anode 15 présente des dents 27 régulièrement espacées, comme on le voit plus particulièrement sur la figure 4. The cathode 16 is also in the form of a flat plate, the same length as the anode 15, but narrower (here, 10 mm) while its face opposite the anode 15 has teeth 27 regularly spaced , as seen more particularly in Figure 4.

Dans chaque espace entre deux dents 27, se trouve logée une électrode de pré-ionisation 17, entourée par un tube 28 en silice. In each space between two teeth 27, is housed a pre-ionization electrode 17, surrounded by a tube 28 of silica.

Dans l'exemple illustré, il y a 105 dents 27 et 104 ensembles électrode 17 - tube 28 en silice. Ces tubes ont un diamètre interne de 1 mm et un diamètre externe de 2 mm, leur longueur étant de 40 mm. La largeur de chaque électrode 17 est de 45 mm et l'écart entre deux électrodes 17 successives est de 2,3 mm. Les dents 27 ont une largeur de 0,3 mm, une hauteur de 1 mm, et sont séparés les unes des autres par une distance de 2 mm. In the example illustrated, there are 105 teeth 27 and 104 sets of electrode 17 - tube 28 of silica. These tubes have an internal diameter of 1 mm and an external diameter of 2 mm, their length being 40 mm. The width of each electrode 17 is 45 mm and the difference between two successive electrodes 17 is 2.3 mm. The teeth 27 have a width of 0.3 mm, a height of 1 mm, and are separated from each other by a distance of 2 mm.

Les électrodes 17 sont maintenues les unes aux autres par deux tiges métalliques longitudinales non représentées, le montage des électrodes 17 sur ces tiges étant similaire à celui des barreaux d'une échelle sur les montants de celle-ci. The electrodes 17 are held together by two longitudinal metal rods, not shown, the mounting of the electrodes 17 on these rods being similar to that of the bars of a ladder on the uprights thereof.

En outre de leur fonction mécanique de maintien des électrodes, les tiges précités permettent de raccorder électriquement les électrodes de pré-ionisation 17 les unes aux autres. In addition to their mechanical function of holding the electrodes, the aforementioned rods make it possible to electrically connect the pre-ionization electrodes 17 to each other.

Trois espaceurs (non représentés) servent à maintenir le positionnement relatif de l'anode 15, de la cathode 16 et de l'ensemble électrodes de pré-ionisation 17, tubes de silice 28 et tiges métalliques longitudinales. Three spacers (not shown) are used to maintain the relative positioning of the anode 15, the cathode 16 and the assembly of pre-ionization electrodes 17, silica tubes 28 and longitudinal metal rods.

Les espaceurs sont bien entendu réalisés dans un matériau très isolant tel que de la vitrocéramique usinable. The spacers are of course made of a very insulating material such as machinable glass ceramic.

On notera que pour des raisons de facilité de lecture, les proportions des électrodes 15, 16 et 17 ne sont pas respectées sur les dessins. It will be noted that for reasons of ease of reading, the proportions of the electrodes 15, 16 and 17 are not observed in the drawings.

Ainsi, la longueur réelle des tubes de silice 28 de l'exemple décrit, qui est de 40 mm, est supérieure à la largeur de l'anode 15 (qui est de 30 mm) ; et l'écartement entre la cathode 16 et l'anode 15 est de 8 à 10 mm, c'est-àdire qu'il correspond à la largeur de la cathode 16. Thus, the actual length of the silica tubes 28 of the example described, which is 40 mm, is greater than the width of the anode 15 (which is 30 mm); and the spacing between the cathode 16 and the anode 15 is 8 to 10 mm, that is to say that it corresponds to the width of the cathode 16.

On va maintenant expliquer le fonctionnement de la source laser 7. We will now explain the operation of the laser source 7.

II s'agit d'une source du type laser CO2 T.E.A (Transverse Excitation at Atmospheric pressure), dans laquelle le milieu gazeux se trouve à la pression atmosphérique, et est excité en régime impulsionnel par des décharges électriques de plusieurs dizaines de kV entre l'anode 15 et la cathode 16 qui sont parallèles à l'axe du faisceau laser à produire. It is a source of the CO2 laser type TEA (Transverse Excitation at Atmospheric pressure), in which the gaseous medium is at atmospheric pressure, and is excited in pulse mode by electric discharges of several tens of kV between l anode 15 and cathode 16 which are parallel to the axis of the laser beam to be produced.

Les électrodes 15 et 16 servent à générer des décharges volumétriques uniformément réparties dans l'espace inter-électrodes, permettant l'excitation (pompage électronique) des molécules de CO2, qui passent du niveau vibrationnel fondamental 000 au niveau 001, ce qui donne lieu par la suite à l'émission stimulée d'un rayonnement laser de longueur d'onde 10,6 zm.  The electrodes 15 and 16 are used to generate volumetric discharges uniformly distributed in the inter-electrode space, allowing the excitation (electronic pumping) of the CO2 molecules, which pass from the fundamental vibrational level 000 to the level 001, which gives rise to following the stimulated emission of laser radiation of wavelength 10.6 zm.

L'azote joue le rôle d'un gaz tampon : il transfère de façon résonnante son énergie aux molécules de CO2 après avoir été excité par la décharge électrique. Nitrogen acts as a buffer gas: it resonantly transfers its energy to the CO2 molecules after being excited by the electric discharge.

Le rôle des atomes d'hélium est double : d'une part homogénéiser la décharge électrique par des collisions élastiques avec les électrons, d'autre part désactiver le niveau inférieur de la transition laser (niveau intermédiaire 010) des molécules CO2. The role of helium atoms is twofold: on the one hand to homogenize the electric discharge by elastic collisions with the electrons, on the other hand to deactivate the lower level of the laser transition (intermediate level 010) of the CO2 molecules.

Avant de produire la décharge électrique susvisée entre les électrodes 15 et 16 (décharge principale), on applique une forte tension, de façon brève, entre la cathode 16 et les électrodes de pré-ionisation 17, et il en résulte de la part des tubes de silice 28 une intense émission de lumière ultraviolette. Before producing the above-mentioned electric discharge between the electrodes 15 and 16 (main discharge), a high voltage is applied, briefly, between the cathode 16 and the pre-ionization electrodes 17, and this results from the tubes silica 28 intense emission of ultraviolet light.

Les photons ultraviolets générés vont ioniser, en grande partie, les impuretés présentes dans le milieu gazeux contenu dans l'enceinte 11, ce qui produit une libération d'électrons libres qui, lors de la décharge principale, seront accélérés par le champ électrique créé entre la cathode 16 et l'anode 15. The ultraviolet photons generated will ionize, for the most part, the impurities present in the gaseous medium contained in the enclosure 11, which produces a release of free electrons which, during the main discharge, will be accelerated by the electric field created between cathode 16 and anode 15.

Ces électrons libres accélérés généreront à leur tour des électrons secondaires par interaction avec les neutres du milieu gazeux environnant (avalanche électronique). These accelerated free electrons will in turn generate secondary electrons by interaction with the neutrals of the surrounding gaseous medium (electronic avalanche).

On obtient ainsi une décharge volumétrique uniformément répartie dans l'espace entre l'anode 15 et la cathode 16, ce qui optimise le pompage des molécules de CO2, essentiellement par l'intermédiaire des molécules d'azote (gaz tampon). This gives a volumetric discharge uniformly distributed in the space between the anode 15 and the cathode 16, which optimizes the pumping of the CO2 molecules, essentially by means of the nitrogen molecules (buffer gas).

Le renouvellement du milieu gazeux (milieu amplificateur), effectué comme expliqué ci-dessus, est nécessaire à cause de la décomposition, pendant les décharges, des molécules de CO2 en molécules de CO et O2 susceptibles de créer des arcs dans l'espace inter-électrodes. The renewal of the gaseous medium (amplifying medium), carried out as explained above, is necessary because of the decomposition, during the discharges, of the molecules of CO2 into molecules of CO and O2 capable of creating arcs in the space inter- electrodes.

Le renouvellement des gaz entre deux décharges par un flux transversal à l'aide du ventilateur tangentiel 14 permet d'atteindre une fréquence des tirs laser de 200 Hz. The renewal of the gases between two discharges by a transverse flow using the tangential fan 14 makes it possible to reach a frequency of laser shots of 200 Hz.

L'alimentation 8 est du type classique qui comporte un générateur de haute tension pour charger une capacité et un thyratron pour fermer à la fréquence voulue un circuit permettant d'appliquer la haute tension aux électrodes de la source 7 et d'y décharger la capacité. The power supply 8 is of the conventional type which comprises a high voltage generator for charging a capacity and a thyratron for closing at the desired frequency a circuit making it possible to apply the high voltage to the electrodes of the source 7 and to discharge the capacity therein. .

On observera que l'ensemble constitué par la source laser 7,
I'alimentation 8 et l'unité de régulation 9 est particulièrement compact et léger, ce qui le rend facilement transportable.
It will be observed that the assembly constituted by the laser source 7,
The power supply 8 and the control unit 9 is particularly compact and light, which makes it easily transportable.

En pratique, dans un chantier de nettoyage d'un support 3 au moyen du dispositif 1, l'ensemble formé par les éléments 7 à 9 forme un bloc qui est posé au sol, et l'opérateur tient à la main la tête 4 afin de la promener devant le support 3 pour balayer avec le faisceau laser 5 I'ensemble de la surface à nettoyer. In practice, in a site for cleaning a support 3 by means of the device 1, the assembly formed by the elements 7 to 9 forms a block which is placed on the ground, and the operator holds the head 4 in hand. to walk it in front of the support 3 to scan the entire surface to be cleaned with the laser beam 5.

Le guide d'ondes 6 qui sert à transporter le faisceau laser de la source 7 à la tête 4, est formé par un  The waveguide 6 which is used to transport the laser beam from the source 7 to the head 4, is formed by a

Le remplissage du creux du guide d'ondes en légère surpression garantit la présence de l'hélium et offre en outre l'avantage d'éviter l'entrée de poussières dans le creux. Filling the hollow of the waveguide with slight overpressure guarantees the presence of helium and also offers the advantage of avoiding the entry of dust into the hollow.

On va maintenant décrire, à l'appui de la figure 5, une variante dans laquelle le guide d'ondes souple 6 est remplacé par un guide d'ondes articulé 6' et la tête 4 par une tête 4'. We will now describe, using FIG. 5, a variant in which the flexible waveguide 6 is replaced by an articulated waveguide 6 'and the head 4 by a head 4'.

Le guide 6' est formé par un bras articulé muni d'un miroir dans chaque coude, le guide 6' étant plus précisément constitué ici par sept segments tubulaires en acier 29A à 29G et par sept miroirs plans en cuivre recouvert d'or 30A à 30G. The guide 6 'is formed by an articulated arm provided with a mirror in each elbow, the guide 6' being more precisely constituted here by seven tubular steel segments 29A to 29G and by seven flat copper mirrors covered with gold 30A to 30G.

On voit que le miroir 30A est centré sur l'axe de rotation entre les segments 29A et 29B, de sorte que quelle que soit la position relative de ces segments, le faisceau laser 31 sortant de la source 7 se propage dans les segments 29A puis 29B jusqu'au miroir 30A qui le réfléchit alors vers le miroir 30B, qui est centré sur l'axe de rotation entre les segments 29B et 29C, et ainsi de suite pour les segments et miroirs successifs, jusqu'à ce que le faisceau laser atteigne la tête 4'. We see that the mirror 30A is centered on the axis of rotation between the segments 29A and 29B, so that whatever the relative position of these segments, the laser beam 31 exiting the source 7 propagates in the segments 29A then 29B to the mirror 30A which then reflects it towards the mirror 30B, which is centered on the axis of rotation between the segments 29B and 29C, and so on for the successive segments and mirrors, until the laser beam reaches the head 4 '.

La tête 4' est prévue pour transformer le faisceau laser sortant du guide d'onde 6' en un faisceau laser 5 capable d'illuminer de façon appropriée le support 3 revêtu de la couche de polluant 2, notamment en ce qui concerne la forme géométrique de la zone illuminée, cette forme devant être telle que la densité de puissance par unité de surface illuminée ait la valeur requise, ici 5 MW/cm2, et que la zone illuminée soit suffisamment large pour qu'à chaque passage de la tête une surface significative du support 3 ait été nettoyée. The head 4 ′ is provided for transforming the laser beam leaving the waveguide 6 ′ into a laser beam 5 capable of appropriately illuminating the support 3 coated with the layer of pollutant 2, in particular as regards the geometric shape of the illuminated area, this shape should be such that the power density per unit of illuminated area has the required value, here 5 MW / cm2, and that the illuminated area is sufficiently large so that at each passage of the head a surface significant of support 3 has been cleaned.

Comme on le voit sur la figure 6, dans le présent exemple, la zone illuminée 32 a une forme effilée, c'est-à-dire qu'elle s'étend essentiellement en largeur alors que son épaisseur est particulièrement faible. Une surface illuminée de l'ordre de 4 mm2 étant ici recherchée, la largeur de la zone 32 est de 30 mm et son épaisseur moyenne est de 0,13 mm.  As can be seen in FIG. 6, in the present example, the illuminated zone 32 has a tapered shape, that is to say that it extends essentially in width while its thickness is particularly small. An illuminated surface of the order of 4 mm2 being sought here, the width of the area 32 is 30 mm and its average thickness is 0.13 mm.

On va maintenant expliquer, à l'appui des figures 7 et 8, comment la tête 4' transforme le faisceau 33 sortant du guide d'ondes 6' pour donner le faisceau 5 capable d'illuminer la zone 32 sur le support 3. We will now explain, in support of FIGS. 7 and 8, how the head 4 'transforms the beam 33 leaving the waveguide 6' to give the beam 5 capable of illuminating the area 32 on the support 3.

On notera tout d'abord que le faisceau 33 a les mêmes ou quasiment les mêmes propriétés optiques que le faisceau 31 sortant de la source 7, ces propriétés se conservant lors des réflexions successives sur les miroirs 30A à 30G. En particulier, le faisceau 33 est un faisceau rectangulaire faiblement divergent. It will first of all be noted that the beam 33 has the same or almost the same optical properties as the beam 31 leaving the source 7, these properties being preserved during successive reflections on the mirrors 30A to 30G. In particular, the beam 33 is a slightly divergent rectangular beam.

La tête 4' prévoit donc une simple lentille cylindrique 34, par exemple en sélénium de zinc, pour effecteur la transformation faisceau 33 - faisceau 5, la distance focale de la lentille 34 étant choisie en fonction de la distance de travail prévue entre la tête 4 et le support à nettoyer. The head 4 ′ therefore provides a simple cylindrical lens 34, for example made of zinc selenium, to effect the beam 33 - beam 5 transformation, the focal distance of the lens 34 being chosen as a function of the working distance provided between the head 4 and the support to be cleaned.

Dans le mode de réalisation de la figure 1 où il n'y a pas un guide d'ondes mécanique mais un guide d'ondes souple 6, le faisceau 31 sortant de la source 7 perd dans le guide 6 une partie de ses propriétés géométriques, la tête 4 est similaire à la tête 4' mais comporte en outre, avant la lentille 34, un dispositif de traitement optique du faisceau sortant du guide d'ondes 6, tel qu'une lentille polydiamant, afin que le faisceau soit de section rectangulaire et de faible divergence à l'entrée de la lentille 34. In the embodiment of FIG. 1 where there is not a mechanical waveguide but a flexible waveguide 6, the beam 31 leaving the source 7 loses in the guide 6 part of its geometric properties , the head 4 is similar to the head 4 ′ but also comprises, before the lens 34, a device for optical treatment of the beam leaving the waveguide 6, such as a polydiamond lens, so that the beam is of section rectangular and of slight divergence at the entry of lens 34.

La tête 4 ou 4', en outre des moyens décrits ci-dessus pour transformer le faisceau sortant du guide d'ondes en en faisceau 5, comporte un embout 35 montré sur la figure 9. The head 4 or 4 ′, in addition to the means described above for transforming the beam leaving the waveguide into a beam 5, has a tip 35 shown in FIG. 9.

L'embout 35 comporte une paroi 36 formant une séparation vis-à-vis de l'espace clos dans lequel se trouve la lentille 34, la paroi 36 présentant une ouverture centrale obturée par une fenêtre 37 en sélénium de zinc laissant passer le faisceau 5 sans en modifier les caractéristiques optiques. The end piece 35 has a wall 36 forming a separation from the closed space in which the lens 34 is located, the wall 36 having a central opening closed by a window 37 made of zinc selenium allowing the beam 5 to pass through. without modifying the optical characteristics.

Après avoir traversé la fenêtre 37, le faisceau 5 se propage dans une tubulure interne 38 disposée concentriquement à la paroi 36, comportant une partie cylindrique dont une extrémité se raccorde à la paroi 36 alors que l'autre extrémité se raccorde à une seconde partie de la tubulure 38, qui est tronconique.  After passing through the window 37, the bundle 5 propagates in an internal tube 38 disposed concentrically with the wall 36, comprising a cylindrical part of which one end is connected to the wall 36 while the other end is connected to a second part of the tubing 38, which is frustoconical.

Une tubulure 39 entoure la paroi 36 et la tubulure 38, de sorte qu'il existe entre les tubulures 38 et 39, une chambre annulaire 40 alimentée en air comprimé par une bouche 41 située à proximité de la paroi 36, l'air injecté par la bouche 41 traversant la chambre 40 jusqu'à gagner son extrémité opposée, où l'air est éjecté sous la forme d'un jet conique centré autour du faisceau 5, ce jet se propageant comme montré par des flèches sur la figure 9 (convergence jusqu'au support 3 puis divergence après rebond sur ce support) et entraînant avec lui les vapeurs et poussières 42 résultant de l'action du faisceau laser 5 sur la couche de polluant 2. A tube 39 surrounds the wall 36 and the tube 38, so that there exists between the tubes 38 and 39, an annular chamber 40 supplied with compressed air by a mouth 41 located near the wall 36, the air injected by the mouth 41 crossing the chamber 40 until reaching its opposite end, where the air is ejected in the form of a conical jet centered around the beam 5, this jet propagating as shown by arrows in FIG. 9 (convergence up to support 3 then divergence after rebound on this support) and carrying with it the vapors and dust 42 resulting from the action of the laser beam 5 on the layer of pollutant 2.

Le jet d'air de forme conique expulsé par la tête 35 permet ainsi d'éviter que les vapeurs et poussières 42 ne se redéposent sur la surface du support 3 et surtout, que ces gaz et poussières n'absorbent une partie de la lumière laser, ce qui diminuerait fortement l'efficacité et le rendement du nettoyage effectué. The conical air jet expelled by the head 35 thus makes it possible to prevent the vapors and dusts 42 from being redeposited on the surface of the support 3 and above all, that these gases and dusts do not absorb part of the laser light. , which would greatly reduce the effectiveness and efficiency of the cleaning performed.

Dans une variante non représentée, l'embout 35 est remplacé par un embout similaire, mais aspirant les vapeurs et poussières 42 plutôt que de les souffler, un élément de filtrage étant prévu dans le système d'aspiration pour récupérer les poussières. In a variant not shown, the nozzle 35 is replaced by a similar nozzle, but sucking the vapors and dust 42 rather than blowing them, a filtering element being provided in the suction system to recover the dust.

La figure 10 montre la tête 4 de façon plus complète que la figure 1 : on y a représenté, de façon très schématique, les éléments dont elle est munie pour permettre le déclenchement de la source laser et pour qu'elle se maintienne à la distance de travail voulue vis-à-vis du support 3 éventuellement revêtu de la couche de polluant 2. FIG. 10 shows the head 4 in a more complete manner than FIG. 1: there is shown, very schematically, the elements with which it is provided to allow the triggering of the laser source and so that it remains at a distance of work desired with respect to the support 3 possibly coated with the layer of pollutant 2.

Pour réaliser le maintien à la distance de travail, la tête 4 porte deux rouleaux 43 montés chacun sur un support 44 de sorte que quand les deux rouleaux 43 sont au contact du support 3, la tête 4 se trouve exactement à la distance de travail voulue. To maintain the working distance, the head 4 carries two rollers 43 each mounted on a support 44 so that when the two rollers 43 are in contact with the support 3, the head 4 is exactly at the desired working distance .

Pour balayer le support 3 avec le faisceau 5, I'opérateur doit simplement déplacer la tête 4 en maintenant les rouleaux 43 en contact avec le support 3.  To scan the support 3 with the beam 5, the operator must simply move the head 4 while keeping the rollers 43 in contact with the support 3.

Dans une variante non représentée, les rouleaux 43 sont remplacés par de simples protubérances de glissement, recouvertes par exemple à leur extrémité d'un matériau à faible coefficient de frottement, notamment en Téflon.  In a variant not shown, the rollers 43 are replaced by simple sliding protuberances, for example covered at their end with a material with a low coefficient of friction, in particular Teflon.

Dans d'autres variantes non représentées, il n'y a qu'un seul rouleau ou qu'une seule protubérance et/ou il existe un carter évitant un dépassement radial par rapport à l'encombrement général de la tête. In other variants not shown, there is only one roller or only one protuberance and / or there is a casing avoiding a radial overshoot relative to the general size of the head.

Pour permettre à l'opérateur de déclencher le fonctionnement de la source laser 7, afin de disposer du faisceau 5, la tête 4 est munie d'un bouton poussoir 45 que l'opérateur doit maintenir enfoncé pour qu'il y ait production d'un faisceau laser. To allow the operator to trigger the operation of the laser source 7, in order to have the beam 5, the head 4 is provided with a push button 45 which the operator must keep pressed for there to be production of a laser beam.

II est en outre prévu une bobine 46 détectrice de métaux, afin d'interdire la production d'un faisceau laser lorsque la tête 4 n'est pas en regard d'un support métallique. There is further provided a metal detecting coil 46, in order to prohibit the production of a laser beam when the head 4 is not facing a metal support.

Comme on le voit sur la figure 11, le bouton poussoir 45 et la bobine 46 sont reliés à un circuit électronique 47 lui-même relié à l'alimentation 8, le circuit 47 ne permettant la mise en marche de l'alimentation 8 que si le bouton poussoir 45 est enfoncé et si la bobine 46 détecte du métal. As can be seen in FIG. 11, the push button 45 and the coil 46 are connected to an electronic circuit 47 itself connected to the power supply 8, the circuit 47 allowing the power supply 8 to be switched on only if the push button 45 is pressed and if the coil 46 detects metal.

De nombreuses variantes sont possibles en fonction des circonstances, et on rappelle à cet égard que l'invention ne se limite pas aux exemples décrits et représentés.  Many variants are possible depending on the circumstances, and it is recalled in this regard that the invention is not limited to the examples described and shown.

Claims (27)

REVENDICATIONS 1. Procédé de nettoyage dans lequel on élimine une couche de matière recouvrant un support en balayant ledit support avec un faisceau photonique, caractérisé en ce qu'on utilise comme dit faisceau photonique (5), un faisceau formé par un rayonnement impulsionnel 1. A cleaning method in which a layer of material covering a support is removed by scanning said support with a photonic beam, characterized in that a beam formed by pulsed radiation is used as said photonic beam (5) ayant une durée d'impulsion inférieure à une durée minimale de propagation de la chaleur au travers de ladite couche de matière (2), fixée par l'épaisseur minimale de ladite couche (2) sur ledit support (3) et par la vitesse de diffusion de la chaleur dans ladite matière having a pulse duration less than a minimum duration of propagation of heat through said layer of material (2), fixed by the minimum thickness of said layer (2) on said support (3) and by the speed of heat diffusion in said material - ayant, dans le spectre photonique, une longueur d'onde pour laquelle l'absorption par le matériau du support (3) et l'absorption, plus importante, par ladite matière (2), présentent un écart qui est à un maximum et - having, in the photonic spectrum, a wavelength for which the absorption by the material of the support (3) and the absorption, greater, by said material (2), have a difference which is at a maximum and - ayant, sur la durée d'une impulsion, une densité de puissance par unité de surface illuminée inférieure au seuil d'endommagement du support (3) à ladite longueur d'onde et supérieure au seuil, moins important, de vaporisation de ladite matière (2) à ladite longueur d'onde. - having, over the duration of a pulse, a power density per unit of illuminated area below the threshold of damage to the support (3) at said wavelength and greater than the less important threshold of vaporization of said material (2) at said wavelength. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en que ledit rayonnement a une durée d'impulsion inférieure à 200 ns avec ladite couche de matière qui est un dépôt de polluant de nature organique. 2. Method according to claim 1, characterized in that said radiation has a pulse duration less than 200 ns with said layer of material which is a deposit of organic pollutant. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite durée d'impulsion est comprise entre 30 et 130 ns. 3. Method according to claim 2, characterized in that said pulse duration is between 30 and 130 ns. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en que ledit rayonnement a une longueur d'onde comprise entre 9 et li um avec ledit support qui est en métal et ladite couche de matière qui est un dépôt de polluant de nature organique. 4. Method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that said radiation has a wavelength between 9 and li um with said support which is made of metal and said layer of material which is a deposit of pollutant of organic nature. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite longueur d'onde est de 10,6 pm.  5. Method according to claim 4, characterized in that said wavelength is 10.6 pm. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la densité de puissance par unité de surface illuminée sur la durée d'une impulsion est comprise entre 4 et 7 MW/cm2 avec ledit support qui est en aluminium anodisé incolore et ladite couche de matière qui est un dépôt de polluant de nature organique. 6. Method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the power density per unit of area illuminated over the duration of a pulse is between 4 and 7 MW / cm2 with said support which is made of aluminum colorless anodized and said layer of material which is a deposit of organic pollutant. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la densité de puissance par unité de surface illuminée sur la durée d'une impulsion est comprise entre 3 et 10 MW/cm2 avec ledit support qui est en aluminium anodisé coloré et ladite couche de matière qui est un dépôt de polluant de nature organique. 7. Method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the power density per unit of surface illuminated over the duration of a pulse is between 3 and 10 MW / cm2 with said support which is made of aluminum colored anodized and said layer of material which is an organic pollutant deposit. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que la densité de puissance par unité de surface illuminée sur la durée d'une impulsion est de 5 MW/cm2. 8. Method according to any one of claims 6 or 7, characterized in that the power density per unit of area illuminated over the duration of a pulse is 5 MW / cm2. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il est utilisé pour nettoyer des éléments de bâtiment. 9. Method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that it is used to clean building elements. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que lesdits éléments font partie, en intérieur ou en extérieur, d'une paroi de façade de bâtiment. 10. Method according to claim 9, characterized in that said elements are part, inside or outside, of a building facade wall. 11. Dispositif convenant à la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, comportant une source laser présentant une enveloppe (11) à l'intérieur de laquelle sont disposées une anode (15) et une cathode (16) pour générer un effet laser par l'émission stimulée de photons par des molécules d'un gaz se trouvant dans l'enveloppe (11) lorsqu'une décharge électrique appropriée est produite entre l'anode (15) et la cathode (16), caractérisé en ce qu'un échangeur thermique (18) est également disposé à l'intérieur de ladite enveloppe (11). 11. Device suitable for implementing the method according to any one of claims 1 to 10, comprising a laser source having an envelope (11) inside which are an anode (15) and a cathode (16 ) to generate a laser effect by the stimulated emission of photons by molecules of a gas located in the envelope (11) when an appropriate electrical discharge is produced between the anode (15) and the cathode (16) , characterized in that a heat exchanger (18) is also arranged inside said envelope (11). 12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'une sonde de température (26') est également disposée à l'intérieur de ladite enveloppe, du fluide caloporteur circulant dans ledit échangeur (18) et dans une unité externe de régulation (9) reliée à ladite sonde de température (26') afin de réguler la température interne à ladite enveloppe (11) dans une plage prédéterminée.  12. Device according to claim 11, characterized in that a temperature probe (26 ') is also arranged inside said envelope, of the heat-transfer fluid circulating in said exchanger (18) and in an external regulation unit ( 9) connected to said temperature probe (26 ′) in order to regulate the temperature internal to said envelope (11) within a predetermined range. 13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 1 ou 12, caractérisé en ce que ledit gaz est du CO2 et en ce que ledit échangeur est adapté à réguler ladite température interne à 27 + 2 "C.  13. Device according to any one of claims 1 1 or 12, characterized in that said gas is CO2 and in that said exchanger is adapted to regulate said internal temperature at 27 + 2 "C. 14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications il à 13, caractérisé en en ce que ladite source laser comporte un ventilateur (14) également disposé à l'intérieur de ladite enveloppe (11) pour y faire circuler le milieu gazeux qu'elle contient. 14. Device according to any one of claims il to 13, characterized in that said laser source comprises a fan (14) also disposed inside said envelope (11) for circulating therein the gaseous medium which it contains. 15. Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce que ledit ventilateur s'étend sur la même longueur que l'anode (15) et la cathode (16) et en ce qu'il comporte un carter (21) présentant une ouverture d'admission (22), une ouverture de refoulement (23) en regard de l'espace situé entre l'anode (15) et la cathode (16) ainsi qu'un rotor (24) pour faire circuler le milieu gazeux dans le carter, dans le sens allant de ladite ouverture d'admission (22) à ladite ouverture de refoulement (23), afin de mettre en circulation le milieu gazeux contenu dans l'enveloppe (11) de sorte qu'il existe un flux sortant de l'ouverture de refoulement (23) et passant par l'espace situé entre l'anode (15) et la cathode (16) avant de se diriger vers l'ouverture d'admission (22). 15. Device according to claim 14, characterized in that said fan extends over the same length as the anode (15) and the cathode (16) and in that it comprises a casing (21) having an opening d intake (22), a discharge opening (23) facing the space between the anode (15) and the cathode (16) as well as a rotor (24) for circulating the gaseous medium in the casing , in the direction going from said intake opening (22) to said discharge opening (23), in order to circulate the gaseous medium contained in the envelope (11) so that there is a flow leaving the 'discharge opening (23) and passing through the space between the anode (15) and the cathode (16) before heading towards the intake opening (22). 16. Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un échangeur thermique (18) disposé à l'intérieur de ladite enveloppe de sorte que ledit flux de milieu gazeux passe par l'échangeur (18) entre les anode et cathode (15, 16) d'une part et ladite ouverture d'admission (22) d'autre part. 16. Device according to claim 15, characterized in that it further comprises a heat exchanger (18) disposed inside said envelope so that said flow of gaseous medium passes through the exchanger (18) between the anodes and cathode (15, 16) on the one hand and said intake opening (22) on the other hand. 17. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 14 à 16, caractérisé en ce que dans le trajet entre les anode et cathode (15, 16) d'une part et ladite ouverture d'admission (22) d'autre part, se trouvent une bouche de sortie (13) et une bouche d'entrée (12) de milieu gazeux dans ladite enveloppe (11). 17. Device according to any one of claims 14 to 16, characterized in that in the path between the anode and cathode (15, 16) on the one hand and said intake opening (22) on the other hand, is find an outlet (13) and an inlet (12) of gaseous medium in said envelope (11). 18. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 11 à 17, caractérisé en ce qu'il comporte un guide d'ondes formé par un corps tubulaire souple (6) recouvert intérieurement d'un revêtement diélectrique réfléchissant, avec le creux dudit corps qui est rempli d'un gaz très inerte à l'ionisation.  18. Device according to any one of claims 11 to 17, characterized in that it comprises a waveguide formed by a flexible tubular body (6) covered internally with a reflective dielectric coating, with the hollow of said body which is filled with a gas very inert to ionization. 19. Dispositif selon la revendication 18, caractérisé en que ledit gaz remplit ledit creux à une pression légèrement supérieure à la pression atmosphérique. 19. Device according to claim 18, characterized in that said gas fills said hollow at a pressure slightly higher than atmospheric pressure. 20. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 18 ou 19, caractérisé en ce que ledit gaz est de l'hélium. 20. Device according to any one of claims 18 or 19, characterized in that said gas is helium. 21. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 1 à 20, caractérisé en ce qu'il est muni d'une tête d'application d'un faisceau laser comportant des moyens de traitement optique (34) pour que ledit faisceau laser illumine sur le support à nettoyer (3) une zone à forme effilée (32), c'est-à-dire s'étendant essentiellement en largeur alors que son épaisseur est faible. 21. Device according to any one of claims 1 1 to 20, characterized in that it is provided with a head for applying a laser beam comprising optical processing means (34) so that said laser beam illuminates on the support to be cleaned (3) a tapered area (32), that is to say extending essentially in width while its thickness is small. 22. Dispositif selon la revendication 21, caractérisé en ce que lesdits moyens de traitement optique comportent une lentille cylindrique (34) dont la position correspond à la distance de travail prévue entre ladite tête (4) et le support (3) à nettoyer. 22. Device according to claim 21, characterized in that said optical processing means comprise a cylindrical lens (34) whose position corresponds to the working distance provided between said head (4) and the support (3) to be cleaned. 23. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 11 à 22, caractérisé en ce qu'il est muni d'une tête d'application d'un faisceau laser comportant des moyens pour souffler ou aspirer les vapeurs et poussières résultant de la vaporisation par le faisceau laser de la matière à enlever. 23. Device according to any one of claims 11 to 22, characterized in that it is provided with a head for applying a laser beam comprising means for blowing or sucking the vapors and dust resulting from the vaporization by the laser beam of the material to be removed. 24. Dispositif selon la revendication 23, caractérisé en que ladite tête comporte des moyens d'aspiration des dites vapeurs et poussières, munis d'un élément de filtration pour retenir lesdites poussières. 24. Device according to claim 23, characterized in that said head comprises means of suction of said vapors and dusts, provided with a filtration element for retaining said dusts. 25. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 11 à 24, caractérisé en qu'il est muni d'une tête d'application d'un faisceau laser comportant des moyens (46) de détection de la présence d'un métal en regard de ladite tête (4), afin d'interdire l'émission d'un faisceau laser en l'absence de métal. 25. Device according to any one of claims 11 to 24, characterized in that it is provided with a head for applying a laser beam comprising means (46) for detecting the presence of a facing metal. of said head (4), in order to prohibit the emission of a laser beam in the absence of metal. 26. Dispositif selon l'une quelconque des revendications Il à 25, caractérisé en qu'il est muni d'une tête d'application d'un faisceau laser portant des moyens de contact (43) avec le support (3) à nettoyer afin de fixer la distance de travail entre la tête (4) et le support (3).  26. Device according to any one of claims II to 25, characterized in that it is provided with a head for applying a laser beam carrying contact means (43) with the support (3) to be cleaned in order fix the working distance between the head (4) and the support (3). 27. Dispositif selon la revendication 26, caractérisé en ce que lesdits moyens de contact comportent au moins un rouleau (43) destiné à être promené sur ledit support.  27. Device according to claim 26, characterized in that said contact means comprise at least one roller (43) intended to be driven on said support.
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