WO2003092338A1 - Procede pour generer un plasma froid destine a la sterilisation de milieu gazeux et dispositif pour mettre en oeuvre ce procede - Google Patents

Procede pour generer un plasma froid destine a la sterilisation de milieu gazeux et dispositif pour mettre en oeuvre ce procede Download PDF

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alternating voltage
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Henri Louis Drean
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Definitions

  • the invention relates to a method for generating a plasma of electron cyclotron resonance type.
  • ECR gyromagnetic
  • the invention also relates to a device for generating such a plasma.
  • ECR electronic cyclotron resonance
  • gyromagnetism describes a magnetic field in a defined volume of space, in which the vector representing the value of the magnetic field and its direction, rotates periodically.
  • An example of a gyromagnetic field is a field resulting from the addition of a first non-variant magnetic field and a second variant magnetic field, where the vector representing the second magnetic field varies periodically between two directions not parallel to the direction of the vector representing the first non-variant magnetic field.
  • Gyromagnetism is known from the prior art, in particular in the fields of magnetic resonance design and communications where the principles of gyromagnetism are used in microwave antennas.
  • the object of the present invention is to produce a multipolar ECR system in which the magnetic field created is gyromagnetic and in which the free electrons are produced by a cold plasma, this plasma inducing the ionization of the gaseous medium and a considerable increase in reactivity in this gaseous medium.
  • the invention also resides in the application of this system to the treatment of gaseous medium containing contaminating particles.
  • the method for generating, in the gaseous medium, a plasma of the multipolar gyromagnetic electronic cyclotron resonance (ECR) type comprises the following steps: (a) the creation, in a confinement enclosure, of a stationary magnetic field B with a high degree of uniformity, the vector representing the stationary magnetic field B lying along a longitudinal axis XX ′ passing through the confinement enclosure, the value of this stationary magnetic field B being variable,
  • the stationary magnetic field (B) with a high degree of uniformity generated by the method comprises: (a) a first uniform magnetic field B1 whose field lines pass through a first closed curve lying in a plane perpendicular to the longitudinal axis XX 'and centered on this axis,
  • the arc of the angle formed by the vector representing the first electric field El created by the application of the alternating voltage and by each vector representing the second electric field or fields E2 created by the application of the alternating voltage is between 60 and 120 °.
  • the amplitudes and frequencies of the alternating voltages generating the electric fields El, E2 and the electromagnetic signals EM1, EM2 are approximately equal.
  • the method of the invention applies to the decontamination of ambient air as well as of any other gaseous medium by destroying and / or transforming the atoms and molecules constituting the contaminants present in the ambient air or in the gaseous medium, by the electromagnetic and electromechanical energy of the plasma.
  • the contaminants present in the gaseous medium are constituted by one of the following species or a combination of these: microbial aerosols comprising pathogenic microorganisms such as bacteria, spores, viral and retroviral particles, protein agents pathogens such as prions; volatile and aromatic organic compounds, chlorofluorocarbons, various oxidizable and oxidizing elements such as oxygen, nitrogen and sulfur; ozone; as well as fibers and particles from dust and fumes.
  • the air or any other contaminated gaseous medium can be sampled manually or automatically to determine the presence and the quantity per volume unit of the various contaminants, before the introduction of the gas flow into the aforementioned confinement enclosure.
  • information or data concerning the presence or the quantity per volume unit of contaminants in the ambient air or in the gaseous medium is used to control the electrical signals.
  • the multipolar gyromagnetic electronic cyclotronic resonance (ECR) plasma generator device comprises:
  • a containment enclosure 1 for a gaseous medium comprising at least one treatment chamber 40 which comprises at its upstream end a first perforated transverse plate 2a made of an electrically conductive material, a first perforated wall 3a made of an electrically insulating material and opaque to electromagnetic signals fixed the upstream face of the first perforated plate 2a, a second perforated transverse plate 2b of an electrically conductive material fixed to the upstream face of the first perforated wall 3, a second perforated transverse wall 3b of an electrically insulating material and opaque to electromagnetic signals fixed to the upstream face of the second perforated plate 2b and a third perforated transverse wall 32 parallel to the first perforated plate 2a and axially spaced therefrom to delimit the confinement enclosure, the third perforated wall in one electrically insulating and opaque material x electromagnetic signals, and located at the downstream end of the treatment chamber 40 to allow the exit of the gas flow through the third perforated wall,
  • a means 9.10 for generating a first uniform electric field E1 in the plasma by applying to this means 9.10 of at least one alternating voltage V6; V7, the amplitude and frequency of which can be variable and the axis on which the vector representing the first uniform electric field El is located is perpendicular to the longitudinal axis X-X 'of the treatment chamber 40,
  • a power supply system 14 controlling the value of the first and second uniform magnetic field B1, B2, the frequency and the amplitude of the alternating voltages V6; V7 and the first alternating voltage V6, this supply system (14) making it possible to generate (i) an electronic cyclotron resonance (ECR) in which the axis of the centripetal acceleration orbit of electrons and charged particles is parallel to the axis XX 'of the processing chamber 40 (ii) of the electronic cyclotronic resonances (ECR) in which the axes of the centripetal acceleration orbits of the electrons and of the charged particles oscillate in a gyromagnetic manner.
  • ECR electronic cyclotron resonance
  • ECR electronic cyclotronic resonances
  • the means 9, 10 for generating the first uniform electric field El comprises: (a) a first cylinder 9 coaxial with the longitudinal axis XX ', made of an electrically conductive material, delimiting the volume of the treatment chamber 40, the upstream end of this first cylinder 9 is fixed to the first perforated plate 2a and the downstream end of the first cylinder 9 is fixed to the third perforated wall 32, this first cylinder 9 being supplied by the first alternating voltage V6,
  • a second cylinder 10 made of an electrically conductive material, the longitudinal axis of which is collinear with the longitudinal axis XX ′, arranged concentrically inside the first cylinder 9, the upstream end of the second cylinder 10 is fixed to the second perforated plate 2b, its downstream end is a free end comprising teeth 33, and the second cylinder 10 comprises a plurality of circumferential bores 17; 18a; 18b through which the gas ionized by the plasma circulates, this second cylinder 10 being supplied by the second alternating voltage VI, the first alternating voltage V6 and the second alternating voltage VI having the same amplitude and the same frequency but being in phase opposition , the supply system of the first and second cylinders 9; 10 inducing a capacitive coupling.
  • circumferential holes 17; 18a; 18b of the second cylinder 10 are constituted by at least three circumferential series of circular perforations 18a; 18b from the free downstream end of this second cylinder 10, and by a circumferential series of rectangular perforations 17 extending longitudinally along the axis X-X 'and arranged approximately towards the upstream end of the second cylinder 10.
  • the means 4 for generating the first uniform magnetic field B 1 is constituted by an assembly forming a solenoid 4 surrounding the first cylinder 9 and the means 5 for generating the second uniform magnetic field B2 is constituted by a second solenoid 5 disposed inside the second cylinder 10, the first 4 and second 5 solenoids being supplied by a current II and these first and second magnetic fields B1, B2 inducing an inductive coupling in the processing chamber 40.
  • the means 6,7 for transmitting electromagnetic signals in the treatment chamber 40 comprises: (a) a central rod 6 of an electrically conductive material extending longitudinally in the treatment chamber 40 and having a conical end, this central rod 6 is fixed on the first plate 2a, perpendicularly and approximately at its center, and it is surrounded by the second solenoid 5 over at least part of its length, this central rod 6 being supplied by the first alternating voltage V6;
  • peripheral rods 7 made of an electrically conductive material, extending longitudinally in the treatment chamber 40, having a conical end, these peripheral rods 7 are fixed to the second perforated plate 2b perpendicular thereto, and are arranged concentrically on a circle of radius between the radius of the first cylinder 9 and the radius of the second cylinder 10, these peripheral rods 7 being supplied by the second alternating voltage VI.
  • the means 12, 13 for generating the second electric field E2 by the application of a third alternating voltage V3 comprises:
  • the supply system 14 comprises: (a) an electrical supply means 23 of this supply system 14 delivering an alternating voltage V4,
  • the power supply means 23 is an input source from the mains which supplies a mains voltage V4 of approximately 220 V at a frequency of approximately 50 Hertz.
  • the value of the intermediate alternating voltage V5 is between approximately 10 and 50 Volts.
  • the value of the intermediate alternating voltage V5 can take the approximate values of 10, 24 or 50 Volts.
  • the value of the first and second alternating voltages V6; V7 is between 1 and 30 ilovolts at a frequency between 5 Hertz and 10 kiloHertz for a power between 1 and 300 Watts.
  • the means 28 for transforming the intermediate alternating voltage V5 into the first and second alternating voltage V6; V7 is a transformer 28 whose impedance adapts automatically and without loss of power to the variant impedance of the device.
  • the heart of the transformer 28 is based on ferrite and rare earth and the value of the current (II) is between 1 microAmperes and 0.1 Amperes.
  • the value of the first and second alternating voltages V6; V7 is approximately 15 kiloVolts for a delivered power of approximately 100 Watts.
  • the value of the output alternating voltage V6; V7 can be around 5 kilovolts for a delivered power of approximately 30 Watts
  • the confinement enclosure 1 can comprise a second treatment chamber 41 in the extension of the first treatment chamber 40 in which the first cylinder 9 is extended by a first frustoconical cup 42 made of an electrically conductive material, converging towards the third perforated wall 32 which separates the two chambers from treatment 40.41; the perforated wall 32 is sandwiched between a third perforated transverse plate 43 of an electrically conductive material secured to the first cup 42 and a fourth perforated transverse plate 44 of an electrically conductive material; the second treatment chamber 41 consists of a second frustoconical cup 47 secured to the fourth plate 44, converging towards the upstream chamber and secured by its downstream end to a third cylinder 48 made of an electrically conductive material, secured by its end downstream, of a fifth perforated transverse plate 50 of an electrically conductive material; a fourth perforated wall 51 of an electrically insulating material is fixed to * the downstream face of the fifth plate 50; a sixth perforated transverse plate 59
  • the first alternating voltage V6 is applied to the plate 2a and to the plate 59 and that the second alternating voltage V7 is applied to the plate 2b and to the plate 50.
  • the gaseous medium is constituted by a flux ambient air or any other gaseous medium at ambient temperature and atmospheric pressure and this gaseous medium is loaded with any combination of inert particles, non-organic organic particles, contaminating inorganic particles, biological particles such as bacteria, bacterial spores, fungi, spores of fungi and / or viruses, and in which these particles are destroyed or transformed during their passage through the treatment chamber 40 before leaving the treatment chamber 40 through the third perforated wall 32 .
  • the device of the invention comprises at least one manual or automatic sampling device, this sampling device making it possible to supply information relating to the presence of the various types of contaminants, this information being transmitted manually or automatically to a control device coupled to the power supply system 14, this control device making it possible to modulate the alternating voltage V6; V7 as well than current II according to the level of contamination at the input of the device.
  • FIG. 1 is a diagram showing the general concept of the invention
  • FIG. 2 represents a view in longitudinal section of the device forming a plasma generator according to a first embodiment of the invention
  • Figure 3 is a sectional view along the axis III-III of Figure 2
  • Figure 4 is a sectional view along the axis III-III of Figure 2 on which is shown the distribution of charges according to a first electronic state
  • Figure 5 is a sectional view along the axis
  • FIG. 6 is a sectional view along the axis III-III of Figure 2 on which is shown the gyromagnetic trajectory of the electrons in the device of the invention
  • FIG. 7 is a view in longitudinal section of a part of the device of the invention on which the gyromagnetic trajectory of the electrons is represented
  • FIG. 8 represents the phenomena of electronic avalanches in a part of the device of the invention
  • - Figure 9 shows the gyromagnetic trajectory of the electrons in a part of the device of the invention
  • FIG. 10 represents the curves of electrical supply under high voltage with the essential frequency modulations used to electrically supply the device of the invention
  • - Figure 11 is a longitudinal sectional view of the plasma generator device according to a second embodiment of the invention
  • Figure 12 is a curve showing the prevention of contamination during the passage of the gas flow in the device of the invention
  • FIG. 13 is a curve representing the particulate decontamination profiles during the passage of the gas flow in the device of the invention.
  • the ECR systems used in the prior art involve the interaction between a varying electric field and a static magnetic field.
  • the method according to the invention differs from conventional methods which use electronic cyclotron resonance since the general concept of the invention combines several scientific bases including, the generation of plasma under high frequency electromagnetic field, the generation of plasma by capacitive and inductive couplings as well as magnetic resonance involving an active part of diversified multifrequency waves allowing significant agitation of the plasma. It results from the association of these scientific bases, the formation, among other things, of an electromagnetic field and a non-stationary magnetic field. As shown in FIG. 1, an electron is subjected to an electromagnetic field EM1 near a varying magnetic field, which constitutes the general concept of the invention.
  • the device of the invention according to a first embodiment consists of a confinement enclosure 1.
  • a longitudinal axis XX ′ is defined.
  • the confinement enclosure 1 has at its upstream end a first perforated plate 2a made of a material electrically conductive, this first plate 2a comprising circular perforations 2al.
  • a first perforated wall 3a made of an electrically insulating material opaque to electromagnetic signals is fixed coaxially to the upstream face of the first perforated plate 2a.
  • This first perforated wall 3a also includes circular perforations 3al.
  • a second perforated plate 2b made of an electrically conductive material is fixed coaxially to the upstream face of the first perforated wall 3a.
  • This second perforated plate 2b also includes circular perforations 2bl.
  • a second perforated wall 3b made of an electrically insulating material opaque to electromagnetic signals is fixed coaxially to the upstream face of the second perforated plate 2b.
  • 3b has circular perforations 3bl.
  • the circular perforations of the first 2 and second 2a perforated plates and of the first 3 and second 3a perforated walls correspond coaxially in order to ensure the entry of the gas flow to be treated into the confinement enclosure 1.
  • the device also comprises, at its downstream end, a third perforated wall 32 of an electrically insulating material opaque to electromagnetic signals and axially spaced from the first perforated plate 2a.
  • This third wall has circular perforations 32a allowing the gas flow from the enclosure 1 to exit.
  • the device comprises a first cylinder 9 made of an electrically conductive material, preferably metallic, which defines with the wall 32 and the plate 2a the volume of the confinement enclosure 1.
  • the upstream end of the first cylinder 9 is fixed to the first perforated plate 2a and its downstream end is fixed to the third wall 32 and the axis longitudinal of the first cylinder 9 coincides with the axis XX '.
  • the upstream end of the second cylinder 10 is fixed to the second perforated plate 2b, and preferably centered on the latter.
  • the second cylinder 10 passes through the first perforated plate 2a and the first perforated wall 3a in an electrically isolated manner.
  • the downstream end of this second cylinder 10 is a free end.
  • the diameter of the first cylinder 9 is between 10 and 50 cm and the diameter of the second cylinder 10 is between 30 and 50% of the diameter of the first cylinder 9.
  • the length, along the longitudinal axis XX ', of the first cylinder 9 is between 5 and 20 cm and the length, along this axis, of the second cylinder 10 is between 30 and 50% of the length of the first cylinder 9.
  • the second cylinder 10 has at its free downstream end teeth 33 extending longitudinally and having a length of between 0.5 and 1.5 mm and a spacing between each tooth of approximately 0.8 mm. These teeth 33 serve, in particular, as an emitter of electromagnetic energy allowing the generation of free electrons when the second cylinder 10 is supplied with high alternating voltage.
  • the second cylinder 10 comprises, from its free downstream end and up to approximately half its length, at least three circumferential series of circular perforations 18a and 18b axially spaced.
  • the series of circular perforations 18a and 18b are formed by the alternation of a circumferential series of large circular perforations 18a with a diameter of approximately 2 mm and a circumferential series of small circular perforations 18b with a diameter of approximately 1 mm.
  • the large 18a and small 18b circular perforations are staggered with respect to each other.
  • the second cylinder 10 has a circumferential series of rectangular perforations 17 located towards the upstream end of the second cylinder 10. These rectangular perforations 17 extend longitudinally, approximately, from the upstream end of the second cylinder 10 to to approximately half the length of the cylinder 10.
  • the rectangular 17 and circular perforations 18a and 18b allow, in particular, the circulation of the gaseous medium ionized by the plasma in the second cylinder 10 towards the outside of this cylinder.
  • the number of rectangular perforations 17 is 8 and the length of these rectangular perforations 17, along the axis XX ′, is between 10 and 30% of the length of the second cylinder 10.
  • the arc along the circumference of the second cylinder 10 formed by the width of the rectangular perforations 17 is between 3 and 5.
  • the first cylinder 9 is surrounded by an assembly forming a solenoid 4 constituted by three solenoids 4a, 4b, 4c joined and arranged coaxially with respect to the axis XX ′.
  • the number of windings per unit length along XX 'of the solenoids 4a and 4c is greater than the number of windings per unit length along XX' of the solenoid 4b.
  • the fields magnetic Bla and Blc allow the confinement of the flow of charged particles in enclosure 1.
  • the device according to the invention also comprises a plurality of large radial partitions 12, diametrically opposite and made of an electrically conductive material, preferably metallic.
  • These large partitions 12 extend longitudinally in the enclosure 1 so that their longitudinal free edges are parallel to the axis XX ′.
  • These large partitions 12 are fixed, on their longitudinal part, to the internal surface of the first cylinder 9 and they are fixed, on their upstream transverse part, to the first perforated plate 2a.
  • the length of the large radial partitions 12 is less than the length of the first cylinder 9 and their width is less than the distance between the first cylinder 9 and the second cylinder 10. In other words, the radial partitions 12 concentrically surround the second cylinder 10 without the contact.
  • the device according to the invention also comprises a plurality of small radial partitions 13, diametrically opposite and made of an electrically conductive material, preferably metallic. These small partitions 13 extend longitudinally in the enclosure 1 so that their longitudinal free edges are parallel to the axis XX ′. These small partitions 13 are fixed, on their longitudinal part, to the internal surface of the first cylinder 9 and they are fixed, on their upstream transverse part to the first perforated plate 2a. The length of the small partitions 13 is equal to the length of the large partitions 12 while their width is less than the width of the large partitions 12. These small partitions 13 comprise, from their free transverse downstream end, at least three series of perforations circular 132 arranged parallel to this transverse edge. As illustrated in FIG. 3, a small partition 13 is disposed between two successive large partitions 12. Preferably, the device comprises four large partitions 12 and four small partitions 13. The alternation of a large partition 12 and a small partition 13 generates the presence of inter-partition cavities 34.
  • the length of the large partitions 12 and of the small partitions 13 is between 30 and 60% of the length of the first cylinder 9, the width of the large partitions 12 is between 10 and 30% of the radius of the first cylinder 9 and the width small partitions 13 is between 5 and 20% of the radius of the first cylinder 9.
  • the device also comprises a plurality of peripheral rods 7 made of an electrically conductive material, preferably metallic, extending longitudinally in the enclosure and comprising one end conical. These peripheral rods 7 are fixed to the second perforated plate 2b by passing through the first perforated plate 2a and the first perforated wall 3a in an electrically isolated manner and they are arranged concentrically on a circle of radius between the radius of the first cylinder 9 and the radius of the second cylinder 10.
  • the peripheral rods 7 are preferably arranged in the inter-wall spaces 34 and the number of peripheral rods 7 is therefore equal to the number of inter-wall spaces 34.
  • the device also comprises a central rod 6 made of an electrically conductive material, preferably metallic, extending longitudinally in the confinement enclosure 1 and having a conical end, this central rod 6 being fixed to the first plate 2a, perpendicular to the latter and approximately in its center.
  • the conical end of the central rod 6 has a length 10 mm.
  • the length of the central rod 6 is less than the length of the second cylinder 10.
  • the central rod 6 is surrounded over at least part of its length by a second solenoid 5, the longitudinal axis of the second solenoid 5 being collinear with the axis X-X '.
  • the field lines formed by the magnetic field B1 pass through a first closed curve lying in a plane perpendicular to the longitudinal axis XX 'and centered on this axis and the field lines of the magnetic field B2 pass through a second closed curve located in the same plane as the plane containing the first closed curve and the second closed curve is inside the first closed curve since the volume in which the magnetic field Bl is confined is greater than the volume in which the magnetic field B2 is confined, this resulting from the geometric configuration of the assembly forming the solenoid 4 and the solenoid 5.
  • the angle formed by a first segment going from the conical end of the central rod 6 to any first point in the first cylinder 9 located downstream from the conical end of the central rod 6 and by a second segment going from the conical end of the central rod 6 to any second point in the first cylinder 9 located downstream from the conical end of the central rod 6 and opposite the first point is between approximately 80 and 120 °.
  • FIG. 2 represents the maximum angle a that the two segments can take from the conical end of the central rod 6 at the downstream edge of the first cylinder 9.
  • the device is electrically powered by a power system 14.
  • This supply system 14 is itself electrically supplied by an input source 23 delivering an alternating voltage V4.
  • this input source 23 delivers an AC voltage V4 from the sector approximately 220 V at a frequency of approximately 50 Hz.
  • This power supply system 14 includes a voltage step-down 35 making it possible to reduce the alternating input voltage V4 to an intermediate voltage V5 and this intermediate voltage V5 can preferably take the values of 10, 24 or 50 Volts for a frequency of approximately 50 Hertz.
  • the supply system 14 also comprises a frequency generator 36 constituted by an RLC circuit allowing electronic amplification to obtain the supply frequency of the device of the invention from the frequency of the intermediate alternating voltage V5.
  • the frequencies generated by this frequency generator 36 are between 50 Hertz and 10 kiloHertz for a power between 1 and 300 Watts.
  • the power supply system 14 comprises a transformer 28 making it possible to obtain, at the frequency generated by the frequency generator 36, two alternating output voltages V6; V7.
  • the values of the alternating output voltages V6; V7 are between 1 and 30 kV for a frequency between 50 Hertz and 10 kiloHertz.
  • the power supply system 14 can generate two alternating output voltages V6 and V7 of approximately 15 kV for a power of approximately 100 Watts or two alternating output voltages V6 and V7 of approximately 5 kV for a power of approximately 30 Watts.
  • the variant impedance of the device of the invention results from the variant electromagnetic fields and the spatial distributions of the charged particles generated in the device.
  • the heart of transformer 28 is made from ferrite and rare earth, so the impedance of transformer 28 automatically adapts and without loss of power at the variant impedance of the device of the invention.
  • the supply system 14 also makes it possible to generate an alternating current II which supplies, in series, the assembly forming the solenoid 4 and the second solenoid.
  • the power supply system 14 as described above will have an overall equivalent impedance L comprising the impedances of the components associated with the elements of the device of the invention as well as the variant electromagnetic fields and the spatial distributions of the charged particles generated in the device.
  • This equivalent impedance will give rise to harmonic oscillations of damped resonance for the specific combination (i) of current II which supplies the solenoids 4a, 4b, 4c and 5, (ii) of the maximum amplitude of the applied alternating voltage, in particular, to the first cylinder 9, to the second cylinder 10, to the large partitions 12, to the small partitions 13, and (iii) the frequency of the alternating voltage which supplies the first cylinder 9, the second cylinder 10, the large partitions 12, the small partitions 13 as well as the peripheral rods 7 and the central rod 6. It is difficult and complicated to calculate these specific combinations which give rise to harmonic oscillations of resonance damped by mathematical equations or computer simulations. These specific combinations which give rise to harmonic oscillations of damped resonance where 'resonance combinations' can be determined experimentally
  • the resonance combinations are (i) 1 kV, 350 Hertz, (ii) 1.5 kV, 500 Hertz and (iii) 2 kV, 650 Hertz.
  • the first V6 and second V7 alternating output voltages have identical values of voltages and frequencies but they are in phase opposition.
  • the first alternating output voltage V6 supplies the first perforated plate 2a. Consequently, this first alternating output voltage V6 supplies the first cylinder 9, the large partitions 12 and the small partitions 13 as well as the central rod 6.
  • the second alternating output voltage V7 supplies the second perforated plate 2b. Consequently, this second alternating output voltage V7 supplies the second cylinder 10 as well as the peripheral rods 7.
  • the application of current II to the solenoid assembly 4 results in the formation of the magnetic field B1 whose field vector is collinear with the axis XX ′.
  • the application of current II in the second solenoid 5 surrounding the central rod 6 results in the formation of a second magnetic field B2 whose field vector is also collinear with the longitudinal axis XX ′.
  • the result of these magnetic fields B1 and B2 is a magnetic field B whose field vector is naturally collinear with the axis XX '.
  • the inductive coupling is carried out by the creation of an internal and concentric volume constituted by the solenoids 4a and 4c with strong external flow and the solenoid 4b more weakly dimensioned at the central periphery.
  • the value of the magnetic field B1 resulting from the application of the current II in the solenoid 4, at the level of the longitudinal axis XX ′ is between 10 and 100 milliteslas and the impedance is between 50 and 100 Ohms.
  • the solenoids 4a and 4b produce, when a current II of approximately 0.1 Ampere is applied to them, a magnetic field whose value is approximately 200 milliteslas in the vicinity of the solenoid 4b and 10 milliteslas in the vicinity of the axis X- X '.
  • the solenoid 4b produces, when applied to it the current II of approximately 0.1 Ampere, a magnetic field whose value is approximately 100 milliteslas in the vicinity of the solenoids 4a and 4c and 5 milliteslas in the vicinity of the axis XX ' .
  • the solenoid 5 created, according to the invention, a magnetic field whose field vector is collinear with the axis XX 'and whose value is between 10 and 100 milliteslas and an impedance between 4 and 10 Ohms.
  • V7 applied, in particular, respectively to the first 9 and second 10 cylinders is substantially equal to the resonance frequency of the ECR system.
  • the effect of the application of these high alternating voltages V6 and V7 at this frequency in the presence of the magnetic field B is the generation of a population of free electrons which undergo a centripetal acceleration where the plane of the orbit created by this centripetal acceleration is substantially perpendicular to the vector representing the magnetic field B.
  • each free electron which has a directional component of speed substantially parallel to the vector representing the magnetic field B will have a helical trajectory in the direction of the vector representing the magnetic field B.
  • FIG. 4 thus represents the effect of the capacitive coupling between the first 9 and second 10 cylinders in an alternation where the first cylinder 9 is supplied positively with respect to the second cylinder 10. In this electrical configuration, it develops, in the first space 37 between the first 9 and second 10 cylinders a negative space charge and in the second space 38 between the central rod and the second cylinder 10, a positive space charge.
  • the rectangular perforations 17 of the second cylinder 10 lead to a concentric transfer of the charged particles, which generates a flow of space charge going from the first space 37 to the second space 38.
  • the central electrode 6 is supplied by the first voltage alternative V6, ie in phase opposition with respect to the second cylinder 10. This electrical configuration involves the emission of an electromagnetic signal EM1 created by the central electrode 6 surrounded by the second solenoid 5 and the generation of free electrons along the central electrode 6.
  • FIG. 5 represents the effect of the capacitive coupling between the first and second cylinders 9, 10 in the case where the first cylinder 9 is supplied negatively with respect to the second cylinder 10.
  • this electrical configuration it develops in the first space 37 a positive space charge and in the second space 38 a negative space charge.
  • the rectangular perforations 17 of the second cylinder 10 lead to a concentric transfer of the charged particles, which generates a flow of space charge going from the second space 38 to the first space 37.
  • This electrical configuration involves the emission of an electromagnetic signal EM2 to the level of the peripheral rods 7 and the generation of free electrons along these peripheral electrodes 7 as well as the generation of positrons at the level of the central rod 6.
  • the first alternating voltage V6 is applied to the large partitions 12 and to the small partitions 13. Each pair of consecutive partitions constituted by a large partition 12 and a small partition 13 can then be assimilated to a capacitor whose operation is known from the prior art .
  • the first alternating voltage V6 applied to each pair of large 12 and small 13 partitions causes the formation of an electric field E2 in the space between partitions 34, the vector of this electric field E2 changing direction according to the alternations of the voltage applied and this vector not being parallel to the vector representing the first electric field El.
  • the direction of rotation of each magnetic field in each inter-partition space 34 will be reversed.
  • the value of the magnetic field will also vary according to the value of the alternating voltage.
  • the arc of the angle formed by a vector representing the first electric field E1 and by each vector representing the second electric field E2 is between 60 and 120 °.
  • FIG. 7 At any point located in the first space 37 and the second space 38 there is a vector representing a gyromagnetic field resulting from the addition of the vector representing the magnetic field B and of the vector representing the varying electric field E2 induced by the application of the first alternating voltage V6 on the large 12 and the small 13 partitions, as explained previously.
  • the vector representing the gyromagnetic field results in a multiplicity of swirling free electrons having the capacity to cut and to fragment the particles constituting the gas flow.
  • the combination between the vector representing the magnetic field B and the vector representing the gyromagnetic field characterizes the device according to the invention.
  • the frequency of the first alternating voltage V6 applied to the large partitions 12 and to the small partitions 13 is chosen so that the free electrons generated along the peripheral rods 7 are subject to electronic cyclotron resonance, this resonance being generated by the association of the alternating voltage and the vector representing the gyromagnetic field as well as by the presence of the electric field El induced by the application first V6 and second V7 alternating voltages to the first 9 and second 10 cylinders, respectively, which results in a movement of the free electrons along a helical path H around the vector representing the gyromagnetic field, these electrons passing through the perforations 17 ( Figure 6) and 18a and 18b ( Figure 7) of the second cylinder 10.
  • the speed of the free electrons caused by the multipolar electronic cyclotron resonance is sufficiently large for a blue light characteristic of the Cerenkov effect, well known in the prior art, to be observable at the perforations 17, 18a and 18b of the second cylinder 10.
  • Analysis by emission spectroscopy of this light suggests that the energy revealed by the presence of this light is due to the energy emitted by the hadronic pulses in the population of plasma atoms.
  • this suggests that the results obtained by the present invention may serve as tools in the areas of nuclear physics, nuclear energy, quantum chromodynamics and string theory.
  • FIG. 8 represents the electronic avalanches occurring at the level of the peripheral rods 7 and of the central rod 6. During the application of a high alternating voltage on these rods with conical ends, the electrons acquire sufficient energy to ionize the molecules of gas and trigger the electronic avalanche mechanisms characterized by exponential production of electrons.
  • the central rod 6 and the peripheral rods 7 emit an electromagnetic signal respectively EMl and EM2 around their ends.
  • This signal or field ionizes the populations of atoms of the gaseous medium around the rods and creates a plurality of free electrons which are also subjected to the additional electric field resulting from the application of the first V6 and second V7 alternating voltages to the first 9 and second 10 cylinders.
  • FIG. 9 represents the cyclotronic trajectory of the electrons around the conical end of the central rod 6 under the effect of the magnetic field B2 resulting from the application of the current II in the second solenoid 5.
  • the presence of the magnetic field B2 with the additional effect of the electric field Bl increases the electronic density around the conical end of the central rod 6 whose effect is to create, in this space, dense avalanches of free electrons which create a extension of the conical part of the central rod 6.
  • FIG. 10 represents the curves of alternative electrical power supplies under very high voltage with the essential frequency modulations used for powering the device according to the invention.
  • an equivalent impedance is defined Lequivalent corresponding to the equivalent impedance of the electronic multiplication space and the equivalent impedance of the drift space ionic. This equivalent impedance was tested under three values of 60,000, 40,000 and 25,000 Ohms. The voltages correspond to 5 to 9 kilovolts for the first stage, 6 to 12 kilovolts for the second stage and 10 to 20/30 kilovolts for the third stage.
  • the optimum use for the electronic multiplication space will be between 2 and 6 kilovolts, the use of low frequencies, less than 6 Hertz favoring the standing wave planes.
  • the recommended use will be a voltage of 5 to 12 kilovolts to promote the ion drift space, the electrical consumption being average in this case.
  • the absorbed intensity is low and constant up to a voltage value of the order of 12 to 15 kilovolts, the space of electronic multiplication and ion drift being, in this case, perfectly combined and homogeneous.
  • FIG. 11 represents a second embodiment of the device according to the invention.
  • This device comprises two upstream 40 and downstream 41 treatment chambers according to the direction of flow of the gas flow.
  • the downstream chamber 41 is arranged in axial extension of the upstream chamber 40.
  • the elements of the upstream processing chamber 40 are identical to the elements contained in the confinement enclosure 1 corresponding to the first embodiment of the invention except, in particular, adding, in the extension of the first cylinder 9 along the direction of flow of the gas flow and integral with it, a first frustoconical cup 42 converging towards the downstream chamber.
  • This first frustoconical cup 42 made of an electrically conductive material, preferably metallic, makes it possible to reflect the hydronic jets resulting from the operation of the device according to the invention.
  • the third perforated wall 32 is sandwiched between a third perforated plate 43 in one electrically conductive material, and a fourth perforated plate 44, made of an electrically conductive material, preferably metallic.
  • the third perforated plate 43 is integral with the downstream end of the frustoconical cup 42.
  • the assembly formed by the transverse perforated plates 43 and 44 and the wall 32 allows the gas flow to pass from the upstream chamber 40 to the downstream chamber 41 by the perforations 43a, 44a of the perforated plates 43 and 4 and by the perforations 32a of the wall 32 in alignment with each other.
  • this assembly also acts as an electron accelerator during their passage from the upstream chamber 40 to the downstream chamber 41 and thus forms an electronic accelerator by the difference in potentials applied respectively to the plates 43 and 44 as will be seen. later.
  • a rod 45 of an electrically conductive material is fixed to the fourth perforated plate 44 coaxially with the axis XX 'and at its free end of directed conical shape projecting in the upstream chamber 40 opposite the central rod 6
  • the rod 45 thus passes through the third perforated wall 32 and the third perforated plate 43 while being electrically insulated therefrom.
  • the conical end of the rod 45 also allows the reflection of the hydronic jets.
  • the electrical concordance center 46 is located approximately at the end of the central electrode 6.
  • the electrical concordance center 46 and the end of the peripheral rods 7 are active centers of electronic density very strong with cyclotronic pulsation with hybrid harmonics which project along the axis XX '.
  • the hydronic jets are reflected on the first frustoconical cup 42 and on the conical end of the rod 45 and thus create combinations of reflected and incident plasmas which essentially contribute to densify the plasma of the upstream chamber 40 to promote electrical, electronic and electromagnetic resonances in this chamber.
  • the downstream chamber 41 is defined by a second frustoconical cup 47 made of an electrically conductive material, converging towards the upstream chamber 40 and fixed, at its most diameter end to the fourth perforated plate 44, and by a third cylinder 48 made of an electrically material conductor, located in extension of the frustoconical cup 47 while being coaxial with the axis XX '.
  • the third cylinder 48 is produced in a single piece with the frustoconical cup 47.
  • This second frustoconical cup 47 ensures the homogeneous diffusion in speed of the plasma flow.
  • the fourth perforated plate 44 supports spikes 49 made of an electrically conductive material.
  • the tips 49 are fixed to the fourth perforated plate 44 concentrically with the longitudinal axis XX ′. The volumes of confinement of the space charges at the ends of the tips 49, create electronic avalanches in cyclotron pulsation.
  • a fifth perforated plate 50 made of an electrically conductive material is fixed transversely to the downstream end of the third cylinder 48 and is thus electrically connected thereto.
  • a fourth perforated wall 51 of an electrically insulating material opaque to electromagnetic signals is fixed to the downstream face of the fifth perforated plate 50.
  • a sixth perforated plate 59 of an electrically conductive material is fixed to the downstream face of the fourth perforated wall 51 and a fifth perforated wall 60 made of an electrically insulating material opaque to electromagnetic signals is fixed to the downstream face of the sixth perforated plate 59.
  • the assembly constituted by the fifth 50 and sixth 59 perforated plates and by the fourth 51 and fifth 60 perforated walls allows the exit of the flow gaseous treated through their respective axially aligned perforations 50a, 51a, 59a, 60a.
  • the downstream chamber 41 comprises a fourth cylinder 52, made of an electrically conductive material, fixed to the sixth perforated plate 59 concentrically with the longitudinal axis XX 'of the device and comprising a series of at least three transverse rows of holes 53 made circumferentially at through the side wall of this cylinder at its upstream free end.
  • the fourth cylinder 52 further comprises teeth 54 projecting from its upstream circular free edge while extending axially.
  • the free end of the fourth cylinder 52 is approximately located at half the length of the downstream chamber 41.
  • the holes 53 are circular and their diameter is between 1.5 and 2 mm and the teeth 54 have a height about 2 mm, a width between 1 and 1.5 mm and are spaced apart by a distance of about 2 mm.
  • the downstream chamber 41 further comprises a fifth cylinder 55, made of an electrically conductive material, preferably metallic, fixed to the fifth perforated plate 50 concentrically with the longitudinal axis XX 'of the device and arranged in the fourth cylinder 52.
  • This fifth cylinder 55 has a diameter less than the diameter of the fourth cylinder 52 but it has a length greater than the length of the fourth cylinder 52.
  • the fifth cylinder 55 comprises a series of at least three transverse rows of holes 56 made circumferentially through the side wall of this cylinder.
  • the fifth cylinder 55 further comprises teeth 57 projecting from its upstream circular free edge while extending axially.
  • the holes 56 are circular and their diameter is between 1.5 and 2 mm and the teeth 57 have a height of about 2 mm, a width included between 1 and 1.5 mm and are spaced about 2 mm apart.
  • the downstream chamber 41 comprises an electrical concordance center 58 which has the same characteristics as the electrical concordance center 56 of the upstream chamber 40.
  • the assembly forming the solenoid 4 surrounds the upstream 40 and downstream 41 chambers.
  • This assembly forming the solenoid 4 is constituted by the three solenoids 4a, 4b and 4c placed side by side and arranged coaxially with respect to the axis X-X .
  • the number of windings of the solenoids 4a and 4c is less than the number of windings of the solenoid 4b. This implies that the value of the magnetic fields Bla, Blc induced by the solenoids 4a and 4c is less than the value of the magnetic field Blb induced by the solenoid 4b.
  • FIG. 11 represents the supply system of the downstream chamber 41 also used to supply the upstream chamber 40 as previously described.
  • the fifth perforated plate 50 is supplied by the second alternating voltage V7, which implies that the assembly constituted by the third cylinder 48, the frustoconical cup 47, the fourth perforated plate 44, the pivots 49 and the fifth cylinder 55 is in phase opposition with respect to the assembly constituted by the first cylinder 9, the frustoconical cup 42 and the third perforated plate 43.
  • the sixth perforated plate 59 is supplied by the first alternating voltage V6, which implies that the fourth cylinder 52 is in phase opposition with respect to the assembly constituted by the third cylinder 48, the frustoconical cup 47, the fourth perforated plate 44, the pivots 49 and the fifth cylinder 55.
  • the device according to the invention is crossed by a flow of air or any other gaseous medium containing a any combination of inert particles, inorganic contaminating particles, non-organic organic contaminating particles, biological particles such as bacteria, bacterial spores, fungi, fungal spores and viruses.
  • This air flow or this gaseous medium enters the treatment enclosure of the device of the invention by passing through the first and second perforated walls 3a and 3b and the first and second perforated plates 2a and 2b at room temperature and at atmospheric pressure.
  • the particles are destroyed or transformed along their path in the device.
  • the speed of destruction and transformation of particles is very fast and this is mainly due to the speeds of electrons and ions, the intensities of photonic emissions from unstable radicals as well as electron-electron, particle-electron and particle-ion collisions. and to the volume of the plasma in which these speeds and these photonic emissions come from the gyromagnetic multipolar electronic cyclotronic resonances according to the invention.
  • the kinetic energy of charged particles resulting from these speeds and these photonic emissions have the following effects: rupture of the cell membranes and / or proteins surrounding these biological particles and irreversible damage to the DNA and RNA of these particles organic; fragmentation of non-organic organic particles and inorganic particles; segmentation, transformation or modification of molecular assemblies and molecules.
  • FIG. 12 is a curve showing the sterilizing capacities of the device according to the invention.
  • the abscissa axis represents the time elapsed in seconds and the ordinate axis represents the number of colonies of Bacillus stearothermophilus enumerated per volume unit.
  • Curve A which is a control curve, shows the increase in the number of bacteria over time.
  • Curve B corresponds to the bacterial counts made at the output of the device according to the invention. It can be seen that the number of colonies of B. stearothermophilus is almost zero when the gas stream containing these bacteria has passed through the plasma generator device, the gas stream having been sterilized.
  • FIG. 13 is a curve showing the fragmentation of the particles constituting the gas flow which passes through the device.
  • the abscissa axis represents the time elapsed in seconds and the ordinate axis represents the number of particles as a percentage of the initial population.
  • Curve C corresponds to the number of particles per volume unit whose diameter is greater than 0.3 ⁇ m and curve D corresponds to the number of particles per volume unit whose diameter is less than 0.3 ⁇ m. It is clear that the particles constituting the gas flow passing through the device are mostly fragmented into particles with a diameter of less than 0.3 ⁇ m.
  • At least one sampling device controlled manually or automatically, which performs tests on the gas flow before entering the device, concerning the presence and amount of different types of contaminants.
  • the results of these tests can be transmitted electrically to a control device electrically coupled to the power supply system 14.
  • This control device can then control, according to the test results, the alternating output voltages V6 and V7 as well as the current II to reach different levels of operation of the device of the invention according to the level of contamination at the inlet of the device.

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Abstract

La présente invention concerne un procédé pour générer un plasma froid destiné à la stérilisation de milieu gazeux et un dispositif pour mettre en œuvre ce procédé. Le dispositif de l'invention comprend une enceinte de confinement (1) comprenant au moins une chambre de traitement (40), un moyen (4) pour générer un premier champ magnétique uniforme (B1), un moyen (5) pour générer un deuxième champ magnétique uniforme (B2), un moyen (6, 7) pour émettre un signal électromagnétique (EM1), un moyen (9, 10) pour générer un premier champ électrique uniforme (E1), un moyen (12, 13) pour générer un ou plusieurs second champs électriques (E2) dans le plasma et un système d'alimentation (14) contrôlant la valeur des premier et deuxième champs magnétiques uniformes (B1, B2) et la fréquence et l'amplitude des tensions alternatives (V6, V7).

Description

Procédé pour générer un plasma froid destiné à la stérilisation de milieu gazeux et dispositif pour mettre en oeuvre ce procédé.
L'invention concerne un procédé pour générer un plasma de type à résonance cyclotronique électronique
(ECR) gyromagnétique "multipolaire et destiné au traitement de milieu gazeux contenant des particules contaminantes.
L'invention concerne également un dispositif pour générer un tel plasma.
Le terme de résonance cyclotronique électronique (ECR) décrit les phénomènes dans lesquels un électron, dans un champ électrique uniforme, subit une accélération centripète sous l'effet d'un champ magnétique, le plan de l'orbite créé par cette accélération centripète étant sensiblement perpendiculaire au vecteur représentant le champ électrique. Si la vitesse de l'électron a une composante directionnelle sensiblement parallèle au vecteur représentant le champ magnétique, la trajectoire de l'électron sera hélicoïdale dans la direction du vecteur représentant le champ magnétique. Il est connu de l'art antérieur qu'un électron passant à travers un champ magnétique et un champ électrique alterné avec le vecteur du champ électrique perpendiculaire au vecteur du champ magnétique et avec la fréquence du champ électrique égale à la fréquence du système ECR, aura son énergie cinétique accrue au cours de sa trajectoire orbitale ou hélicoïdale. Généralement, ces procédés et dispositifs de l'art antérieur décrivant ces phénomènes se rapportent à des systèmes ECR unipolaires ou bipolaires (brevets US N° 5 653 811, US N° 5 841 237).
Le terme de gyromagnétisme décrit un champ magnétique dans un volume défini de l'espace, dans lequel le vecteur représentant la valeur du champ magnétique et sa direction, tourne périodiquement. Un exemple de champ gyromagnétique est un champ résultant de l'addition d'un premier champ magnétique non-variant et d'un second champ magnétique variant, où le vecteur représentant le second champ magnétique varie périodiquement entre deux directions non parallèles à la direction du vecteur représentant le premier champ magnétique non-variant . Le gyromagnétisme est connu de l'art antérieur, en particulier dans les domaines de la conception magnétique de résonance et des communications où les principes du gyromagnétisme sont utilisés dans les antennes microondes .
Le présente invention a pour but de réaliser un système ECR multipolaire dans lequel le champ magnétique créé est gyromagnétique et dans lequel les électrons libres sont produits par un plasma froid, ce plasma induisant l'ionisation du milieu gazeux et un accroissement considérable de réactivité dans ce milieu gazeux. L'invention réside également dans l'application de ce système au traitement de milieu gazeux contenant des particules contaminantes.
A cet effet, le procédé pour générer, dans le milieu gazeux, un plasma de type à résonance cyclotronique électronique (ECR) gyromagnétique multipolaire comprend les étapes suivantes: (a) la création, dans une enceinte de confinement, d'un champ magnétique stationnaire B avec un haut degré d'uniformité, le vecteur représentant le champ magnétique stationnaire B se trouvant suivant un axe longitudinal X- X' traversant l'enceinte de confinement, la valeur de ce champ magnétique stationnaire B étant variable,
(b) la création du plasma dans l'enceinte de confinement 1, en présence du champ magnétique stationnaire B, par l'émission dans le milieu gazeux d'un signal électromagnétique EM1 , EM2 cette émission étant obtenue par l'application d'au moins une tension alternative dont la fréquence et l'amplitude sont variables,
(c) la création d'au moins un premier champ électrique variable El dans le plasma par l'application d'au moins une tension alternative, cette tension alternative ayant une amplitude et une fréquence variables et le vecteur représentant le premier champ électrique El se trouvant suivant un axe perpendiculaire à l'axe longitudinal X-X' ,
(d) la création d'au moins un second champ électrique E2 dans le plasma par l'application d'au moins une tension alternative, l'amplitude et la fréquence de cette tension alternative étant approximativement égale à l'amplitude et à la fréquence de la tension alternative générant le champ électrique El et le vecteur représentant le second champ électrique E2 se trouvant sur un axe non parallèle à l'axe sur lequel se trouve le vecteur du premier champ électrique El,
(e) l'application de signaux électriques permettant de contrôler la valeur du champ magnétique stationnaire B, la fréquence et l'amplitude des tensions alternatives générant les champs électriques El, E2 et les champs électromagnétiques EM1, E 2 , l'application de ces signaux électriques permettant de créer (i) une résonance cyclotronique électronique (ECR) dans laquelle l'axe de l'orbite d'accélération centripète des électrons et des autres particules chargées est parallèle à l'axe longitudinal X-X' (ii) des résonances cyclotroniques électroniques (ECR) dans lesquelles les axes des orbites d'accélération centripète des électrons et des autres particules chargées oscillent de manière gyromagnétique . De plus, le plasma généré par le procédé est un plasma froid.
Selon l'invention, le champ magnétique stationnaire (B) avec un haut degré d'uniformité généré par le procédé comprend : (a) un premier champ magnétique uniforme Bl dont les lignes de champ passent à travers une première courbe fermée se trouvant dans un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal X-X' et centrée sur cet axe,
(b) un second champ magnétique uniforme B2 dont les lignes de champ passent à travers une seconde courbe fermée située dans le même plan que le plan contenant la première courbe fermée, la seconde courbe fermée se trouvant à l'intérieur de la première courbe fermée.
En outre, l'arc de l'angle formé par le vecteur représentant le premier champ électrique El créé par l'application de la tension alternative et par chaque vecteur représentant le ou les second champs électriques E2 créés par l'application de la tension alternative est compris entre 60 et 120°.
De préférence, les amplitudes et les fréquences des tensions alternatives générant les champs électriques El, E2 et les signaux électromagnétiques EM1 , EM2 sont approximativement égales.
Le procédé de l'invention s'applique à la décontamination de l'air ambiant ainsi que de tout autre milieu gazeux en détruisant et/ou en transformant les atomes et molécules constituant les contaminants présents dans l'air ambiant ou dans le milieu gazeux, par l'énergie électromagnétique et électromécanique du plasma. Les contaminants présent dans le milieu gazeux sont constitués par l'une des espèces suivantes ou une combinaison de celles-ci: des aérosols microbiens comprenant des micro-organismes pathogènes tels que des bactéries, des spores, des particules virales et retrovirales, des agents protéiques pathogènes tels que les prions; des composés organiques volatiles et aromatiques, des chlorofluorocarbones, différents éléments oxydables et oxydants tels que l'oxygène, l'azote et le soufre; l'ozone; ainsi que des fibres et particules provenant de poussières et de fumées.
De plus, l'air ou tout autre milieu gazeux contaminé peut être échantillonné manuellement ou automatiquement pour déterminer la présence et la quantité par unité volumique des différents contaminants, avant de l'introduction du flux gazeux dans l'enceinte de confinement précité. En outre, les informations ou données concernant la présence ou la quantité par unité volumique de contaminants dans l'air ambiant ou dans le milieu gazeux sont utilisées pour contrôler les signaux électriques. Le dispositif formant générateur à plasma de type à résonance cyclotronique électronique (ECR) gyromagnétique multipolaire comprend:
(a) une enceinte de confinement 1 d'un milieu gazeux comprenant au moins une chambre de traitement 40 qui comprend à son extrémité amont une première plaque transversale perforée 2a en un matériau électriquement conducteur, une première paroi perforée 3a en un matériau électriquement isolant et opaque aux signaux électromagnétiques fixée la face amont de la première plaque perforée 2a, une deuxième plaque transversale perforée 2b en un matériau électriquement conducteur fixée à la face amont de la première paroi perforée 3, une deuxième paroi transversale perforée 3b en un matériau électriquement isolant et opaque aux signaux électromagnétiques fixée à la face amont de la deuxième plaque perforée 2b et une troisième paroi transversale perforée 32 parallèle à la première plaque perforée 2a et axialement espacée de celle-ci pour délimiter l'enceinte de confinement, la troisième paroi perforée en un matériau électriquement isolant et opaque aux signaux électromagnétiques, et située à l'extrémité aval de la chambre de traitement 40 pour permettre la sortie du flux gazeux à travers la troisième paroi perforée,
(b) un moyen 4 pour générer un premier champ magnétique uniforme Bl, le vecteur représentant ce premier champ magnétique Bl étant parallèle à l'axe longitudinal X-X' de la chambre de traitement 40, cet axe longitudinal X-X' passant par le centre de la première plaque perforée 2 et de la troisième paroi perforée 32, (c) un moyen 5 pour générer, dans la chambre de traitement 40, un deuxième champ magnétique uniforme B2 dans le premier champ magnétique uniforme Bl, le vecteur représentant le deuxième champ magnétique B2 étant parallèle et ayant la même direction que le vecteur représentant le premier champ magnétique uniforme Bl,
(d) un moyen 6,7 pour émettre un signal électromagnétique EM1 dans le milieu gazeux de la chambre de traitement 40 pour produire des électrons libres dans ce milieu gazeux, par l'application à ce moyen 6,7 d'au moins une tension alternative V6 ; V7,
(e) un moyen 9,10 pour générer un premier champ électrique uniforme El dans le plasma, par l'application à ce moyen 9,10 d'au moins une tension alternative V6 ; V7 dont l'amplitude et la fréquence peuvent être variables et l'axe sur lequel se trouve le vecteur représentant le premier champ électrique uniforme El est perpendiculaire à l'axe longitudinal X-X' de la chambre de traitement 40,
(f) un moyen 12,13 pour générer un ou plusieurs second champs électriques E2 dans le plasma, par l'application à ce moyen 12,13 d'une première tension alternative V6 et l'axe sur lequel se trouve le vecteur représentant chaque deuxième champ électrique E2 n'est pas parallèle à l'axe sur lequel se trouve le vecteur représentant le premier champ électrique uniforme El,
(g) un système alimentation 14 contrôlant la valeur des premier et deuxième champ magnétique uniforme B1,B2, la fréquence et l'amplitude des tensions alternatives V6 ; V7 et de la première tension alternative V6, ce système d'alimentation (14) permettant de générer (i) une résonance cyclotronique électronique (ECR) dans lequel l'axe de l'orbite d'accélération centripète des électrons et des particules chargées est parallèle à l'axe X-X' de la chambre de traitement 40 (ii) des résonances cyclotroniques électroniques (ECR) dans lesquels les axes des orbites d'accélération centripète des électrons et des particules chargées oscillent de manière gyromagnétique .
Selon l'invention, le moyen 9,10 pour générer le premier champ électrique uniforme El comprend: (a) un premier cylindre 9 coaxial à l'axe longitudinal X-X' , réalisé en un matériau électriquement conducteur, délimitant le volume de la chambre de traitement 40, l'extrémité amont de ce premier cylindre 9 est fixée à la première plaque perforée 2a et l'extrémité aval du premier cylindre 9 est fixée à la troisième paroi perforée 32, ce premier cylindre 9 étant alimenté par la première tension alternative V6 ,
(b) un second cylindre 10 réalisé en un matériau électriquement conducteur, dont l'axe longitudinal est colinéaire à l'axe longitudinal X-X', disposé concentriquement à l'intérieur du premier cylindre 9, l'extrémité amont du second cylindre 10 est fixée à la deuxième plaque perforée 2b, son extrémité aval est une extrémité libre comportant des dents 33, et le second cylindre 10 comporte une pluralité de perçages circonférentiels 17; 18a; 18b à travers lesquels le gaz ionisé par le plasma circule, ce second cylindre 10 étant alimenté par la deuxième tension alternative VI , la première tension alternative V6 et la deuxième tension alternative VI ayant la même amplitude et la même fréquence mais étant en opposition de phase, le système d'alimentation des premier et second cylindres 9; 10 induisant un couplage capacitif. De plus, les perçages circonférentiels 17; 18a; 18b du second cylindre 10 sont constitués par au moins trois séries circonférentielles de perforations circulaires 18a; 18b à partir de l'extrémité libre aval de ce second cylindre 10, et par une série circonférentielle de perforations rectangulaires 17 s 'étendant longitudinalement selon l'axe X-X' et disposées approximativement vers l'extrémité amont du second cylindre 10.
Selon le dispositif de l'invention, le moyen 4 pour générer le premier champ magnétique uniforme Bl est constitué par un ensemble formant solénoïde 4 entourant le premier cylindre 9 et le moyen 5 pour générer le second champ magnétique uniforme B2 est constitué par un second solénoïde 5 disposé à l'intérieur du second cylindre 10, les premier 4 et deuxième 5 solénoïdes étant alimenté par un courant II et ces premier et second champ magnétiques B1,B2 induisant un couplage selfique dans la chambre de traitement 40.
De préférence, le moyen 6,7 pour émettre des signaux électromagnétiques dans la chambre de traitement 40 comprend: (a) une tige centrale 6 en un matériau électriquement conducteur s 'étendant longitudinalement dans la chambre de traitement 40 et présentant un extrémité conique, cette tige centrale 6 est fixée sur la première plaque 2a, perpendiculairement et approximativement en son centre, et elle est entourée par le second solénoïde 5 sur au moins une partie de sa longueur, cette tige centrale 6 étant alimentée par la première tension alternative V6;
(b) une pluralité de tiges périphériques 7 en un matériau électriquement conducteur, s 'étendant longitudinalement dans la chambre de traitement 40, présentant une extrémité conique, ces tiges périphériques 7 sont fixées à la deuxième plaque perforée 2b perpendiculairement à celle-ci, et sont disposées concentriquement sur un cercle de rayon compris entre le rayon du premier cylindre 9 et le rayon du second cylindre 10, ces tiges périphériques 7 étant alimentées par la deuxième tension alternative VI .
De plus, le moyen 12,13 pour générer le second champ électrique E2 par l'application d'une troisième tension alternative V3 comprend:
(a) une pluralité de grandes cloisons radiales 12 réalisées en un matériau électriquement conducteur, s 'étendant longitudinalement dans la chambre de traitement 40 de façon que leurs bords libres longitudinaux soient parallèles à l'axe X-X', ces grandes cloisons radiales 12 sont fixées, sur leur partie longitudinale, à la surface interne du premier cylindre 9 et elles sont fixées sur leur partie transversale amont à la première plaque perforée 2a, la largeur transversale de ces grandes cloisons 12 est inférieure à la distance entre le premier cylindre 9 et le second cylindre 10, la première tension alternative V6 étant appliquée aux grandes cloisons 12 diamétralement opposées;
(b) une pluralité de petites cloisons radiales 13 réalisées en un matériau électriquement conducteur, s 'étendant longitudinalement dans la chambre de traitement 40 de façon à ce que leurs bords libres longitudinaux soient parallèles à l'axe X-X', ces petites cloisons radiales 13 sont fixées, sur leur partie longitudinal, à la surface interne du premier cylindre 9 et elles sont fixées sur leur partie transversale amont a la première plaque perforée 2a, la largeur de ces petites cloisons 13 est inférieure à la largeur des grandes cloisons 12, les petites cloisons sont diamétralement opposées et elles comportent au moins trois séries de perforations circulaires 132 à partir de leur bord libre aval transversal, et la première tension alternative V6 est appliquée aux petites cloisons 13.
Préférentiellement , le système d'alimentation 14 comprend : (a) un moyen d'alimentation électrique 23 de ce système d'alimentation 14 délivrant une tension alternative V4,
(b) un moyen 35 pour transformer la tension alternative V4 de la source d'entrée 23 en une tension alternative intermédiaire V5,
(c) un moyen 36 pour faire varier la fréquence de la tension alternative intermédiaire V5, et
(d) un moyen 28 pour transformer cette tension alternative intermédiaire V5 en les première V6 et deuxième V7 tensions alternatives de sortie, et en le courant de sortie II. Selon l'invention, le moyen d'alimentation électrique 23 est une source d'entrée du secteur qui fournit une tension V4 du secteur d'environ 220 V à une fréquence d' approximativement 50 Hertz. De plus, la valeur de la tension alternative intermédiaire V5 est comprise entre approximativement 10 et 50 Volts.
La valeur de la tension alternative intermédiaire V5 peut prendre les valeurs approximatives de 10, 24 ou 50 Volts.
En outre, la valeur des première et deuxième tensions alternatives V6 ; V7 est comprise entre 1 et 30 ilovolts à une fréquence comprise entre 5 Hertz et 10 kiloHertz pour une puissance comprise entre 1 et 300 Watts.
Le moyen 28 pour transformer la tension alternative intermédiaire V5 en les première et deuxième tension alternative V6 ; V7 est un transformateur 28 dont l'impédance s'adapte automatiquement et sans perte de puissance à l'impédance variante du dispositif.
De préférence, le cœur du transformateur 28 est à base de ferrite et de terre rare et la valeur du courant (II) est comprise entre 1 microAmpère et 0,1 Ampères.
Avantageusement, la valeur des première et deuxième tensions alternatives V6; V7 est d'environ 15 kiloVolts pour une puissance délivrée d' approximativement 100 Watts.
Aussi, la valeur de la tension alternative de sortie V6;V7 peut être d'environ 5 kilovolts pour une puissance délivrée d' approximativement 30 Watts
Selon l'invention, l'enceinte de confinement 1 peut comprendre une deuxième chambre de traitement 41 dans le prolongement de la première chambre de traitement 40 dans laquelle le premier cylindre 9 est prolongé par une première coupelle tronconique 42 en un matériau électriquement conducteur, convergeant vers la troisième paroi perforée 32 qui sépare les deux chambres de traitement 40,41; la paroi perforée 32 est prise en sandwich entre une troisième plaque transversale perforée 43 en un matériau électriquement conducteur solidaire de la première coupelle 42 et une quatrième plaque transversale perforée 44 en un matériau électriquement conducteur; la deuxième chambre de traitement 41 est constituée d'une deuxième coupelle tronconique 47 solidaire de la quatrième plaque 44, convergeant vers la chambre amont et solidaire par son extrémité aval d'un troisième cylindre 48 en un matériau électriquement conducteur, solidaire, par son extrémité aval, d'une cinquième plaque transversale perforée 50 en un matériau électriquement conducteur; une quatrième paroi perforée 51 en un matériau électriquement isolant est fixée à* la face aval de la cinquième plaque 50; une sixième plaque transversale perforée 59 en un matériau électriquement conducteur est fixée à la face aval de la quatrième paroi 51; et une cinquième paroi transversale perforée 60 en un matériau électriquement isolant est fixée à la face aval de la sixième plaque 59; et la deuxième chambre de traitement 41 comprend en outre un quatrième cylindre 52 en un matériau électriquement conducteur fixé à la sixième plaque perforée 59 et comportant une série d'au moins trois rangées transversales de perçages circonférentielles 53 au niveau de son extrémité libre amont ainsi que des dents 54 s 'étendant axialement à partir de son extrémité libre; et un cinquième cylindre 55 de diamètre inférieur au diamètre du cylindre 52 et de longueur supérieure à la longueur du cylindre 52, le cinquième cylindre 55 étant fixé à la cinquième plaque 50 et comportant une série d'au moins trois rangées transversales de perçages circonférentielles 56 au niveau de son extrémité libre amont ainsi que des dents 57 s'étendant axialement à partir de son extrémité libre et le dispositif comprend également une tige 45 à extrémité libre conique en un matériau électriquement conducteur fixée à la plaque 44 et faisant saillie dans la chambre amont 40 en traversant la paroi 32 et la plaque 43 de façon électriquement isolée; des pointes 49 en un matériau électriquement conducteur disposées concentriquement sur la quatrième plaque 44 et faisant saillies dans la chambre aval 41; et l'ensemble formant solénoïde 4 constitué par trois solénoïdes 4a, 4b, 4c accolés et disposés coaxialement autour des chambres amont et aval 40,41, le nombre d'enroulements du deuxième solénoïde 4b étant supérieur au nombre d'enroulements des premier et troisième solénoïdes 4a, 4c.
Dans ce dispositif, la première tension alternative V6 est appliquée à la plaque 2a et à la plaque 59 et que la deuxième tension alternative V7 est appliquée à la plaque 2b et à la plaque 50. De plus, le milieu gazeux est constitué par un flux d'air ambiant ou de tout autre milieu gazeux à température ambiante et pression atmosphérique et ce milieu gazeux est chargé en une combinaison quelconque de particules inertes, de particules organiques non biologiques, de particules inorganiques contaminantes, de particules biologiques telles que les bactéries, les spores bactériennes, les champignons, les spores de champignons et/ou les virus, et dans lequel ces particules sont détruites ou transformées durant leur passage dans la chambre de traitement 40 avant de sortir de la chambre de traitement 40 à travers la troisième paroi perforée 32.
En outre, le dispositif de l'invention comprend au moins un appareil manuel ou automatique d'échantillonnage, cet appareil d'échantillonnage permettant de fournir des informations relatives à la présence des divers types de contaminants, ces informations étant transmises manuellement ou automatiquement à un appareil de contrôle couplé au système d'alimentation 14, cet appareil de contrôle permettant de moduler la tension alternative V6 ; V7 ainsi que le courant II selon le niveau de contamination à l'entrée du dispositif.
L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, avantages et caractéristiques de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit et qui est faite au regard des dessins annexés qui représentent des exemples non limitatifs de réalisation de l'invention et sur lesquels: la figure 1 est un schéma représentant le concept général de l'invention; la figure 2 représente une vue en coupe longitudinale du dispositif formant générateur à plasma selon un premier mode de réalisation de l'invention; la figure 3 est une vue en coupe selon l'axe III-III de la figure 2; la figure 4 est une vue en coupe selon l'axe III-III de la figure 2 sur laquelle est représentée la distribution de charges selon un premier état électronique ; la figure 5 est une vue en coupe selon l'axe
III-III de la figure 2 sur laquelle est représentée, notamment, la distribution de charges selon un deuxième état électronique; la figure 6 est une vue en coupe selon l'axe III-III de la figure 2 sur laquelle est représentée la trajectoire gyromagnétique des électrons dans le dispositif de l'invention; la figure 7 est une vue en coupe longitudinale d'une partie du dispositif de l'invention sur laquelle est représentée la trajectoire gyromagnétique des électrons; la figure 8 représente les phénomènes d'avalanches électroniques dans une partie du dispositif de l'invention; - la figure 9 représente la trajectoire gyromagnétique des électrons dans une partie du dispositif de l'invention; la figure 10 représente les courbes d'alimentation électrique sous haute tension avec les modulations essentielles de fréquences utilisées pour alimenter électriquement le dispositif de l'invention; - la figure 11 est une vue en coupe longitudinale du dispositif formant générateur à plasma selon un second mode de réalisation de l'invention; la figure 12 est une courbe représentant l'empêchement de contamination lors du passage du flux gazeux dans le dispositif de l'invention; et la figure 13 est une courbe représentant les profils de décontamination particulaire lors du passage du flux gazeux dans le dispositif de l'invention.
Les systèmes ECR utilisés dans l'art antérieur mettent en jeu l'interaction entre un champ électrique variant et un champ magnétique statique. Le procédé selon l'invention diffère des procédés classiques qui utilisent la résonance cyclotronique électronique puisque le concept général de l'invention associe plusieurs bases scientifiques comprenant, la génération du plasma sous champ électromagnétique haute fréquence, la génération du plasma par couplages capacitifs et selfiques ainsi que la résonance magnétique impliquant une part active d'ondes multifréquences diversifiées permettant une agitation importante du plasma. Il résulte de l'association de ces bases scientifiques, la formation, entre autre, d'un champ électromagnétique et d'un champ magnétique non stationnaire. Comme représenté sur la figure 1, un électron est soumis à un champ électromagnétique EM1 à proximité d'un champ magnétique variant, ce qui constitue le concept général de l'invention.
En se reportant aux figures 2 et 3, le dispositif de l'invention selon un premier mode de réalisation est constitué d'une enceinte de confinement 1. On définit, dans cette enceinte 1, un axe longitudinal X-X' . L'enceinte de confinement 1 comporte à son extrémité amont une première plaque perforée 2a en un matériau électriquement conducteur, cette première plaque 2a comportant des perforations circulaires 2al .
Une première paroi perforée 3a en un matériau électriquement isolant et opaque aux signaux électromagnétiques est fixée coaxialement à la face amont de la première plaque perforée 2a. Cette première paroi perforée 3a comporte également des perforations circulaires 3al.
Une deuxième plaque perforée 2b en un matériau électriquement conducteur est fixée coaxialement à la face amont de la première paroi perforée 3a. Cette deuxième plaque perforée 2b comporte également des perforations circulaires 2bl .
Une deuxième paroi perforée 3b en un matériau électriquement isolant et opaque aux signaux électromagnétiques est fixée coaxialement à la face amont de la deuxième plaque perforée 2b. Cette deuxième paroi
3b comporte des perforations circulaires 3bl .
De préférence, les perforations circulaires des première 2 et deuxième 2a plaques perforées et des première 3 et deuxième 3a parois perforées se correspondent coaxialement afin d'assurer l'entrée du flux gazeux à traiter dans l'enceinte de confinement 1.
Le dispositif comprend également, à son extrémité aval, une troisième paroi perforée 32 en un matériau électriquement isolant et opaque aux signaux électromagnétiques et axialement espacée de la première plaque perforée 2a. Cette troisième paroi comporte des perforations circulaires 32a permettant la sortie du flux gazeux de l'enceinte 1.
Selon l'invention, le dispositif comprend un premier cylindre 9 en un matériau électriquement conducteur, de préférence métallique, qui délimite avec la paroi 32 et la plaque 2a le volume de l'enceinte de confinement 1. L'extrémité amont du premier cylindre 9 est fixée à la première plaque perforée 2a et son extrémité aval est fixée à la troisième paroi 32 et l'axe longitudinal du premier cylindre 9 est confondu avec l'axe X-X' .
Un second cylindre 10, en un matériau électriquement conducteur, de préférence métallique, délimitant un volume interne inférieur au volume interne du premier cylindre 9, est disposé coaxialement à ce premier cylindre 9 dans l'enceinte de confinement 1. L'extrémité amont du deuxième cylindre 10 est fixée à la deuxième plaque perforée 2b, et de préférence, centrée sur cette dernière. Pour cela, le deuxième cylindre 10 traverse la première plaque perforée 2a et la première paroi perforée 3a de façon électriquement isolée. L'extrémité aval de ce deuxième cylindre 10 est une extrémité libre. Préférentiellement , le diamètre du premier cylindre 9 est compris entre 10 et 50 cm et le diamètre du deuxième cylindre 10 est compris entre 30 et 50 % du diamètre du premier cylindre 9. La longueur, selon l'axe longitudinal X-X' , du premier cylindre 9 est comprise entre 5 et 20 cm et la longueur, selon cet axe, du deuxième cylindre 10 est comprise entre 30 et 50 % de la longueur du premier cylindre 9.
Le deuxième cylindre 10 comporte à son extrémité libre aval des dents 33 s 'étendant longitudinalement et présentant une longueur comprise entre 0,5 et 1,5 mm et un espacement entre chaque dent d' approximativement 0,8 mm. Ces dents 33 servent, notamment, d'émetteur d'énergie électromagnétique permettant la génération d'électrons libres lorsque le deuxième cylindre 10 est alimenté en haute tension alternative.
De plus, le deuxième cylindre 10 comporte, à partir de son extrémité libre aval et jusqu'à approximativement la moitié de sa longueur, au moins trois séries circonférentielles de perforations circulaires 18a et 18b axialement espacées. Préférentiellement, les séries de perforations circulaires 18a et 18b sont constituées par l'alternance d'une série circonférentielle de grandes perforations circulaires 18a d'un diamètre d' approximativement 2 mm et d'une série circonférentielle de petites perforations circulaires 18b d'un diamètre d' approximativement 1 mm. De préférence, les grandes 18a et petites 18b perforations circulaires sont disposées en quinconce les unes par rapport aux autres .
De plus, le deuxième cylindre 10 comporte une série circonférentielle de perforations rectangulaires 17 situées vers l'extrémité amont du deuxième cylindre 10. Ces perforations rectangulaires 17 s'étendent longitudinalement, approximativement, à partir de l'extrémité amont du deuxième cylindre 10 jusqu'à, approximativement, la moitié de la longueur du cylindre 10. Les perforations rectangulaires 17 et circulaires 18a et 18b permettent, notamment, la circulation du milieu gazeux ionisé par le plasma dans le deuxième cylindre 10 vers l'extérieur de ce cylindre.
Préférentiellement, le nombre de perforations rectangulaires 17 est de 8 et la longueur de ces perforations rectangulaires 17, selon l'axe X-X', est comprise entre 10 et 30 % de la longueur du deuxième cylindre 10. De plus, L'arc le long de la circonférence du deuxième cylindre 10 formé par la largeur des perforations rectangulaires 17 est compris entre 3 et 5.
Le premier cylindre 9 est entouré par un ensemble formant solénoïde 4 constitué par trois solénoïdes 4a, 4b, 4c accolés et disposés coaxialement par rapport à l'axe X-X'. Le nombre d'enroulements par unité de longueur selon X-X' des solénoïdes 4a et 4c est supérieur au nombre d'enroulements par unité de longueur selon X-X' du solénoïde 4b. Ceci implique que la valeur des champs magnétiques Bla et Blc induits par l'application d'un courant aux solénoïdes 4a et 4c est supérieure à la valeur du champ magnétique Blb induit par l'application du même courant au solénoïde 4b. De plus, les champs magnétiques Bla et Blc permettent le confinement du flux de particules chargées dans l'enceinte 1.
Le dispositif selon l'invention comprend également une pluralité de grandes cloisons radiales 12, diamétralement opposées et réalisées en un matériau électriquement conducteur, de préférence métallique. Ces grandes cloisons 12 s'étendent longitudinalement dans l'enceinte 1 de façon que leurs bords libres longitudinaux soient parallèles à l'axe X-X'. Ces grandes cloisons 12 sont fixées, sur leur partie longitudinale, à la surface interne du premier cylindre 9 et elles sont fixées, sur leur partie transversale amont, à la première plaque perforée 2a. La longueur des grandes cloisons radiales 12 est inférieure à la longueur du premier cylindre 9 et leur largeur est inférieure à la distance entre le premier cylindre 9 et le deuxième cylindre 10. Autrement dit, les cloisons radiales 12 entourent concentriquement le deuxième cylindre 10 sans le contacter. Le dispositif selon l'invention comprend également une pluralité de petites cloisons radiales 13, diamétralement opposées et réalisées en un matériau électriquement conducteur, de préférence métallique. Ces petites cloisons 13 s'étendent longitudinalement dans l'enceinte 1 de façon que leurs bords libres longitudinaux soient parallèles à l'axe X-X'. Ces petites cloisons 13 sont fixées, sur leur partie longitudinale, à la surface interne du premier cylindre 9 et elles sont fixées, sur leur partie transversale amont à la première plaque perforée 2a. La longueur des petites cloisons 13 est égale à la longueur des grandes cloisons 12 tandis que leur largeur est inférieure à la largeur des grandes cloisons 12. Ces petites cloisons 13 comportent, à partir de leur extrémité libre transversale aval, au moins trois séries de perforations circulaires 132 disposées parallèlement à ce bord transversal. Comme illustré sur la figure 3, une petite cloison 13 est disposée entre deux grandes cloisons 12 successives. Préférentiellement, le dispositif comporte quatre grandes cloisons 12 et quatre petites cloisons 13. L'alternance d'une grande cloison 12 et d'une petite cloison 13 engendre la présence de cavités intercloisons 34.
Préférentiellement, la longueur des grandes cloisons 12 et des petites cloisons 13 est comprise entre 30 et 60 % de la longueur du premier cylindre 9, la largeur des grandes cloisons 12 est comprise entre 10 et 30 % du rayon du premier cylindre 9 et la largeur des petites cloisons 13 est comprise entre 5 et 20 % du rayon du premier cylindre 9. Le dispositif comprend également une pluralité de tiges périphériques 7 en un matériau électriquement conducteur, de préférence métallique, s 'étendant longitudinalement dans l'enceinte et comportant une extrémité conique. Ces tiges périphériques 7 sont fixées à la deuxième plaque perforée 2b en traversant la première plaque perforée 2a et la première paroi perforée 3a de façon électriquement isolée et elles sont disposées concentriquement sur un cercle de rayon compris entre le rayon du premier cylindre 9 et le rayon du second cylindre 10. Comme illustré sur la figure 3, les tiges périphériques 7 sont, de préférence, disposées dans les espaces intercloisons 34 et le nombre de tiges périphériques 7 est donc égal au nombre d'espaces intercloisons 34. De plus, le dispositif comporte également une tige centrale 6 en un matériau électriquement conducteur, de préférence métallique, s 'étendant longitudinalement dans l'enceinte de confinement 1 et présentant une extrémité conique, cette tige centrale 6 étant fixée à la première plaque 2a, perpendiculairement à cette dernière et approximativement en son centre. De préférence, l'extrémité conique de la tige centrale 6 a une longueur de 10 mm. La longueur de la tige centrale 6 est inférieure à la longueur du deuxième cylindre 10. La tige centrale 6 est entourée sur au moins une partie de sa longueur par un second solénoïde 5, l'axe longitudinal du second solénoïde 5 étant colinéaire à l'axe X-X'.
Selon l'invention, les lignes de champ formées par le champ magnétique Bl passent à travers une première courbe fermée se trouvant dans un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal X-X' et centrée sur cet axe et les lignes de champ du champ magnétique B2 passent à travers une seconde courbe fermée située dans le même plan que le plan contenant la première courbe fermée et la seconde courbe fermée se trouve à l'intérieur de la première courbe fermée puisque le volume dans lequel est confiné le champ magnétique Bl est supérieur au volume dans lequel est confiné le champ magnétique B2 , ceci résultant de la configuration géométrique de l'ensemble formant solénoïde 4 et du solénoïde 5.
De préférence, l'angle formé par un premier segment allant de l'extrémité conique de la tige centrale 6 à n'importe quel premier point dans le premier cylindre 9 situé en aval par rapport à l'extrémité conique de la tige centrale 6 et par un deuxième segment allant de l'extrémité conique de la tige centrale 6 à n'importe quel deuxième point dans le premier cylindre 9 situé en aval par rapport à l'extrémité conique de la tige centrale 6 et opposé au premier point est compris entre approximativement 80 et 120°. La figure 2 représente l'angle maximum a que peuvent prendre les deux segments à partir de l'extrémité conique de la tige centrale 6 au bord aval du premier cylindre 9.
Le dispositif est alimenté électriquement par un système d'alimentation 14.
Ce système d'alimentation 14 est lui-même alimenté électriquement par une source d'entrée 23 délivrant une tension alternative V4. Préférentiellement, cette source d'entrée 23 délivre une tension alternative V4 du secteur d'environ 220 V à une fréquence d' approximativement 50 Hz.
Ce système d'alimentation 14 comprend un abaisseur de tension 35 permettant de réduire la tension alternative d'entrée V4 en une tension intermédiaire V5 et cette tension intermédiaire V5 peut prendre préférentiellement les valeurs de 10, 24 ou 50 Volts pour une fréquence d' approximativement 50 Hertz.
Le système d'alimentation 14 comprend également un générateur de fréquence 36 constitué par un circuit RLC permettant une amplification électronique pour obtenir la fréquence d'alimentation du dispositif de l'invention à partir de la fréquence de la tension alternative intermédiaire V5. Les fréquences générées par ce générateur de fréquence 36 sont comprises entre 50 Hertz et 10 kiloHertz pour une puissance comprise entre 1 et 300 Watts.
Enfin, le système d'alimentation 14 comprend un transformateur 28 permettant d'obtenir, à la fréquence générée par le générateur de fréquence 36, deux tensions alternatives de sortie V6; V7. Les valeurs des tensions alternatives de sortie V6; V7 sont comprises entre 1 et 30 kV pour une fréquence comprise entre 50 Hertz et 10 kiloHertz . A titre d'exemple, le système d'alimentation 14 peut générer deux tensions alternatives de sortie V6 et V7 d' approximativement 15 kV pour une puissance d' approximativement 100 Watts ou deux tensions alternatives de sortie V6 et V7 d' approximativement 5 kV pour une puissance d' approximativement 30 Watts.
L'impédance variante du dispositif de l'invention résulte des champs électromagnétiques variants et des distributions spatiales des particules chargées générées dans le dispositif. Le cœur du transformateur 28 est réalisé à base de ferrite et de terre rare, ainsi, l'impédance du transformateur 28 s'adapte automatiquement et sans perte de puissance à l'impédance variante du dispositif de l'invention.
Le système d'alimentation 14 permet également de générer un courant alternatif II qui alimente, en série, l'ensemble formant solénoïde 4 et le deuxième solénoïde
5, la valeur du courant II étant comprise entre 1 microAmpère et 0,1 Ampère .
Le système d'alimentation 14 tel que décrit précédemment aura une impédance équivalente globale L comprenant les impédances des composants associés aux éléments du dispositif de l'invention ainsi que les champs électromagnétiques variants et les distributions spatiales des particules chargées générées dans le dispositif. Cette impédance équivalente donnera lieu à des oscillations harmoniques de résonance amortie pour la combinaison spécifique (i) du courant II qui alimente les solénoïdes 4a, 4b, 4c et 5, (ii) de l'amplitude maximum de la tension alternative appliquée, notamment, au premier cylindre 9, au deuxième cylindre 10, aux grandes cloisons 12, aux petites cloisons 13, et (iii) de la fréquence de la tension alternative qui alimente le premier cylindre 9, le deuxième cylindre 10, les grandes cloisons 12, les petites cloisons 13 ainsi que les tiges périphériques 7 et la tige centrale 6. Il est difficile et compliqué de calculer ces combinaisons spécifiques qui donnent lieu à des oscillations harmoniques de résonance amortie par des équations mathématiques ou des simulations informatiques. Ces combinaisons spécifiques qui donnent lieu à des oscillations harmoniques de résonance amortie où 'combinaisons de résonance' peuvent être déterminées expérimentalement.
Quand le diamètre du premier cylindre 9 est de 13 cm et que le courant délivré dans les solénoïdes 4a, 4b, 4c et 5 est de 0,1 Ampères, les combinaisons de résonance sont (i) 1 kV, 350 Hertz, (ii) 1,5 kV, 500 Hertz et (iii) 2 kV, 650 Hertz. De préférence, les première V6 et deuxième V7 tensions alternatives de sortie ont des valeurs de tensions et de fréquences identiques mais elles sont en opposition de phase. Selon l'invention, la première tension alternative de sortie V6 alimente la première plaque perforée 2a. Par conséquent, cette première tension alternative de sortie V6 alimente le premier cylindre 9, les grandes cloisons 12 et les petites cloisons 13 ainsi que la tige centrale 6.
La deuxième tension alternative de sortie V7 alimente la deuxième plaque perforée 2b. Par conséquent, cette deuxième tension alternative de sortie V7 alimente le deuxième cylindre 10 ainsi que les tiges périphériques 7.
L'application du courant II à l'ensemble formant solénoïde 4 entraîne la formation du champ magnétique Bl dont le vecteur champ est colinéaire à l'axe X-X'. L'application du courant II dans le deuxième solénoïde 5 entourant la tige centrale 6 entraîne la formation d'un second champ magnétique B2 dont le vecteur champ est également colinéaire à l'axe longitudinal X-X'. La résultante de ces champs magnétiques Bl et B2 est un champ magnétique B dont le vecteur champ est naturellement colinéaire à l'axe X-X'. Le couplage selfique est réalisé par la création d'un volume interne et concentrique constitué par les solénoïdes 4a et 4c à fort flux externe et le solénoïde 4b plus faiblement dimensionné à la périphérie centrale. La présence du champ magnétique uniforme B situé dans les premier 9 et deuxième 10 cylindres et dans les espaces intercloisons 34 conduit, comme cela sera détaillé plus loin, à (i) une densité d'électrons libres et un flux ionique au niveau de la tige centrale 6 et des tiges périphériques 7 supérieurs à ceux résultant de techniques traditionnelles de décharge couronne, et (ii) un champ magnétique B sensiblement uniforme permettant un grand volume plasmatique sous la fréquence de résonance du système ECR résultant en un couplage augmenté de l'énergie électromagnétique provenant de l'énergie électrique d'entrée et de l'énergie électromécanique à travers le plasma. Ces attributs sont importants pour atteindre les objectifs de la présente invention.
De préférence, la valeur du champ magnétique Bl résultant de l'application du courant II dans le solénoïde 4, au niveau de l'axe longitudinal X-X' est comprise entre 10 et 100 milliteslas et l'impédance est comprise entre 50 et 100 Ohms. Les solénoïdes 4a et 4b produisent, quand on leur applique un courant II d' approximativement 0,1 Ampère, un champ magnétique dont la valeur est approximativement de 200 milliteslas au voisinage du solénoïde 4b et de 10 milliteslas au voisinage de l'axe X-X'. Le solénoïde 4b produit, quand on lui applique le courant II d' approximativement 0,1 Ampère, un champ magnétique dont la valeur est approximativement de 100 milliteslas au voisinage des solénoïdes 4a et 4c et de 5 milliteslas au voisinage de l'axe X-X' .
Le solénoïde 5 créé, selon l'invention, un champ magnétique dont le vecteur champ est colinéaire à l'axe X-X' et dont la valeur est comprise entre 10 et 100 milliteslas et une impédance comprise entre 4 et 10 Ohms.
La fréquence des hautes tensions alternatives V6 et
V7 appliquées, notamment, respectivement aux premier 9 et deuxième 10 cylindres est sensiblement égale à la fréquence de résonance du système ECR. L'effet de l'application de ces hautes tensions alternatives V6 et V7 à cette fréquence en présence du champ magnétique B est la génération d'une population d'électrons libres qui subissent une accélération centripète où le plan de l'orbite créée par cette accélération centripète est sensiblement perpendiculaire au vecteur représentant le champ magnétique B. De plus, chaque électron libre qui possède une composante directionnelle de vitesse sensiblement parallèle au vecteur représentant le champ magnétique B aura une trajectoire hélicoïdale dans la direction du vecteur représentant le champ magnétique B. Tant qu'un électron sera soumis à l'accélération centripète de ce système ECR et que la tension alternative de résonance sera appliquée aux premier 9 et deuxième 10 cylindres, la vitesse et ainsi l'énergie cinétique de l'électron augmentera. Le couplage capacitif résultant de l'application des tensions de sortie V6 et V7 aux premier 9 et deuxième 10 cylindres est nécessaire pour atteindre les objectifs de l'invention.
On se réfère à présent à la figure 4 sur laquelle est représenté l'effet de l'application de la première tension alternative V6 sur le premier cylindre 9 et de la deuxième tension alternative V7 sur le deuxième cylindre 10, ce qui génère un champ électrique El, dont le vecteur champ est sensiblement perpendiculaire à l'axe X-X', ces deux tensions alternatives de sortie V6 et V7 étant en opposition de phase. La figure 4 représente ainsi l'effet du couplage capacitif entre les premier 9 et deuxième 10 cylindres dans une alternance où le premier cylindre 9 est alimenté positivement par rapport au deuxième cylindre 10. Dans cette configuration électrique, il se développe, dans le premier espace 37 entre les premier 9 et deuxième 10 cylindres une charge d'espace négative et dans le deuxième espace 38 entre la tige centrale et le deuxième cylindre 10, une charge d'espace positive. Les perforations rectangulaires 17 du deuxième cylindre 10 conduisent à un transfert concentrique des particules chargées, ce qui génère un flux de charge spatiale allant du premier espace 37 vers le deuxième espace 38. De plus, l'électrode centrale 6 est alimentée par la première tension alternative V6, c'est à dire en opposition de phase par rapport au deuxième cylindre 10. Cette configuration électrique implique l'émission d'un signal électromagnétique EM1 créé par l'électrode centrale 6 entourée par le second solénoïde 5 et la génération d'électrons libres tout le long de l'électrode centrale 6.
La figure 5 représente l'effet du couplage capacitif entre les premier et deuxième cylindres 9,10 dans le cas où le premier cylindre 9 est alimenté négativement par rapport au deuxième cylindre 10. Dans cette configuration électrique, il se développe, dans le premier espace 37 une charge d'espace positive et dans le deuxième espace 38 une charge d'espace négative. Les perforations rectangulaires 17 du deuxième cylindre 10 conduisent à un transfert concentrique des particules chargées, ce qui génère un flux de charge spatiale allant du deuxième espace 38 vers le premier espace 37. Cette configuration électrique implique l'émission d'un signal électromagnétique EM2 au niveau des tiges périphériques 7 et la génération d'électrons libres tout le long de ces électrodes périphériques 7 ainsi que la génération de positons au niveau de la tige centrale 6.
La première tension alternative V6 est appliquée aux grandes cloisons 12 et aux petites cloisons 13. Chaque paire de cloisons consécutives constituée par une grande cloison 12 et une petite cloison 13 peut alors être assimilée à un condensateur dont le fonctionnement est connu de l'art antérieur. La première tension alternative V6 appliquée à chaque paire de grande 12 et de petite 13 cloisons provoque la formation d'un champ électrique E2 dans l'espace intercloisons 34, le vecteur de ce champ électrique E2 changeant de sens au gré des alternances de la tension appliquée et ce vecteur n'étant pas parallèle au vecteur représentant le premier champ électrique El. En appliquant la loi de Maxwell concernant l'induction d'un condensateur, ces champs électriques alternant induisent, comme représenté en figure 6, dans chaque espace intercloisons 34, un champ magnétique circulaire situé dans un plan approximativement parallèle aux grandes 12 et petites 13 cloisons, de telle sorte que le vecteur de ce champ magnétique soit tangent en tout point à la trajectoire circulaire de ce champ selon le sens défini par la règle des trois doigts, bien connue de l'art antérieur, dans une alternance de phase. Dans cette même alternance de phase, le champ magnétique induit, selon la même théorie, dans un espace intercloisons 34 adjacent, aura les mêmes caractéristiques que définies précédemment mais le sens de sa trajectoire circulaire sera opposé comme représenté sur la figure 6. Au changement d'alternance de la tension d'alimentation des grandes 12 et petites 13 cloisons, le sens de rotation de chaque champ magnétique dans chaque espace intercloisons 34 s'inversera. De plus, dans une alternance, la valeur du champ magnétique variera également selon la valeur de la tension alternative. De plus, l'arc de l'angle formé par un vecteur représentant le premier champ électrique El et par chaque vecteur représentant le deuxième champ électrique E2 est compris entre 60 et 120°.
On se réfère maintenant à la figure 7 en liaison avec la figure 6. En tout point situé dans le premier espace 37 et le deuxième espace 38 il existe un vecteur représentant un champ gyromagnétique résultant de l'addition du vecteur représentant le champ magnétique B et du vecteur représentant le champ électrique E2 variant induit par l'application de la première tension alternative V6 sur les grandes 12 et les petites 13 cloisons, comme expliqué précédemment. Le vecteur représentant le champ gyromagnétique aboutit à une multiplicité d'électrons libres tourbillonnant ayant la capacité de couper et de fragmenter les particules constituant le flux gazeux. La combinaison entre le vecteur représentant le champ magnétique B et le vecteur représentant le champ gyromagnétique caractérise le dispositif selon l'invention. Préférentiellement, la fréquence de la première tension alternative V6 appliquée aux grandes cloisons 12 et aux petites cloisons 13 est choisie de manière que les électrons libres générés le long des tiges périphériques 7 soient sujet à la résonance cyclotronique électronique, cette résonance étant générée par l'association de la tension alternative et du vecteur représentant le champ gyromagnétique ainsi que par la présence du champ électrique El induit par l'application des première V6 et deuxième V7 tensions alternatives aux, respectivement, premier 9 et deuxième 10 cylindres, ce dont il résulte un mouvement des électrons libres selon une trajectoire hélicoïdale H autour du vecteur représentant le champ gyromagnétique, ces électrons passant à travers les perforations 17 (figure 6) et 18a et 18b (figure 7) du deuxième cylindre 10.
La vitesse des électrons libres causée par la résonance cyclotronique électronique multipolaire est suffisamment importante pour qu'une lumière bleue caractéristique de l'effet Cerenkov, bien connu de l'art antérieur, soit observable au niveau des perforations 17, 18a et 18b du deuxième cylindre 10. L'analyse par spectroscopie d'émission de cette lumière suggère que l'énergie mise en évidence par la présence de cette lumière est due à l'énergie émise par les pulsations hadroniques dans la population d'atomes du plasma. En particulier, ceci suggère que les résultats obtenus par la présente invention peuvent servir d'outils dans les secteurs de la physique nucléaire, de l'énergie nucléaire, de la chromodynamique quantique et de la théorie des cordes.
Il peut être démontré que les flux d'énergie électromagnétique et électromécanique résultants et les résonances cyclotroniques électroniques possèdent une amplitude et une fréquence suffisamment importantes, selon les dimensions physiques des cavités du dispositif de l'invention, pour que le libre parcours moyen des électrons soit inférieur aux dimensions de ces cavités. Les cavités sont les espaces délimités par les différents éléments du dispositif dans l'enceinte de confinement 1. La figure 8 représente les avalanches électroniques se produisant au niveau des tiges périphériques 7 et de la tige centrale 6. Lors de l'application d'une haute tension alternative sur ces tiges à extrémités coniques, les électrons acquièrent une énergie suffisante pour ioniser les molécules du gaz et déclencher les mécanismes d'avalanches électroniques caractérisés par une production exponentielle d'électrons. La tige centrale 6 et les tiges périphériques 7 émettent un signal électromagnétique respectivement EMl et EM2 aux alentours de leurs extrémités. Ce signal ou champ ionise les populations d'atomes du milieu gazeux aux alentours des tiges et créé une pluralité d'électrons libres qui sont également soumis au champ électrique additionnel résultant de l'application des première V6 et deuxième V7 tensions alternatives aux premier 9 et deuxième 10 cylindres .
La figure 9 représente la trajectoire cyclotronique des électrons aux alentours de l'extrémité conique de la tige centrale 6 sous l'effet du champ magnétique B2 résultant de l'application du courant II dans le second solénoïde 5. Dans ce cas, la présence du champ magnétique B2 avec l'effet additionnel du champ électrique Bl augmente la densité électronique aux alentours de l'extrémité conique de la tige centrale 6 dont l'effet est de créer, dans cet espace, des avalanches denses d'électrons libres qui créent une extension de la partie conique de la tige centrale 6.
On se réfère à présent à la figure 10 qui représente les courbes d'alimentations électriques alternatives sous très haute tension avec les modulations essentielles de fréquences utilisées pour l'alimentation du dispositif selon l'invention. Pour la définition des effets recherchés, il est défini une impédance équivalente Léquivalent correspondant à l'impédance équivalente de l'espace de multiplication électronique et à l'impédance équivalente de l'espace de la dérive ionique. Cette impédance équivalente a été testée sous trois valeurs de 60 000, 40 000 et 25 000 Ohms. Les tensions correspondent à 5 à 9 kilovolts pour le premier palier, 6 à 12 kilovolts pour le deuxième palier et 10 à 20/30 kilovolts pour le troisième palier. A une fréquence de 5 Hertz l'utilisation optimum pour l'espace de multiplication électronique se situera entre 2 et 6 kilovolts, l'utilisation des basses fréquences, inférieures à 6 Hertz favorisant les plans d'ondes stationnaires . Pour une fréquence de 50 Hertz, l'utilisation préconisée sera une tension de 5 à 12 kilovolts pour favoriser l'espace de dérive ionique, la consommation électrique étant moyenne dans ce cas. Pour une fréquence de 100 Hertz, l'intensité absorbée est faible et constante jusqu'à une valeur de tension de l'ordre de 12 à 15 kilovolts, l'espace de multiplication électronique et de dérive ionique étant, dans ce cas, parfaitement confondus et homogènes.
Le figure 11 représente un second mode de réalisation du dispositif selon l'invention. Ce dispositif comprend deux chambres de traitement amont 40 et aval 41 selon le sens de cheminement du flux gazeux. La chambre aval 41 est disposée en prolongement axial de la chambre amont 40. Les éléments de la chambre de traitement amont 40 sont identiques aux éléments contenus dans l'enceinte de confinement 1 correspondant au premier mode de réalisation de l'invention hormis, notamment, l'ajout, dans le prolongement du premier cylindre 9 selon le sens de cheminement du flux gazeux et solidaire de celui-ci, d'une première coupelle tronconique 42 convergeant vers la chambre aval. Cette première coupelle tronconique 42, en un matériau électriquement conducteur, de préférence métallique, permet de réfléchir les jets hydroniques résultant du fonctionnement du dispositif selon l'invention.
La troisième paroi perforée 32 est prise en sandwich entre une troisième plaque perforée 43 en un matériau électriquement conducteur, et une quatrième plaque perforée 44, en un matériau électriquement conducteur, de préférence métallique. La troisième plaque perforée 43 est solidaire de l'extrémité aval de la coupelle tronconique 42. L'ensemble formé par les plaques perforées transversales 43 et 44 et la paroi 32 permet le passage du flux gazeux de la chambre amont 40 à la chambre aval 41 par les perforations 43a, 44a des plaques perforées 43 et 4 et par les perforations 32a de la paroi 32 en alignement les unes aux autres. De plus, cet ensemble fait également office d'accélérateur d'électrons lors de leur passage de la chambre amont 40 vers la chambre aval 41 et forme ainsi un accélérateur électronique par la différence de potentiels appliqués respectivement aux plaques 43 et 44 comme on le verra ultérieurement .
De plus, une tige 45 en un matériau électriquement conducteur est fixée à la quatrième plaque perforée 44 coaxialement à l'axe X-X' et a son extrémité libre de forme conique dirigée faisant sailli dans la chambre amont 40 en vis à vis la tige centrale 6. La tige 45 traverse ainsi la troisième paroi perforée 32 et la troisième plaque perforée 43 en étant façon électriquement isolée de celles-ci. L'extrémité conique de la tige 45 permet également la réflexion des jets hydroniques .
Dans la chambre amont 40, le centre de concordance électrique 46 est situé approximativement au niveau de l'extrémité de l'électrode centrale 6. Le centre de concordance électrique 46 ainsi que l'extrémité des tiges périphériques 7 sont des centres actifs de densité électronique très forte avec pulsation cyclotronique à harmoniques hybrides qui se projettent selon l'axe X-X'. Les jets hydroniques se réfléchissent sur la première coupelle tronconique 42 et sur l'extrémité conique de la tige 45 et créés ainsi des combinaisons de plasmas réfléchis et incidents qui contribuent essentiellement à densifier le plasma de la chambre amont 40 pour favoriser les résonances électriques, électroniques et électromagnétiques dans cette chambre.
La chambre aval 41 est définie par une deuxième coupelle tronconique 47 en un matériau électriquement conducteur, convergeant vers la chambre amont 40 et fixée, à son extrémité de plus diamètre à la quatrième plaque perforée 44, et par un troisième cylindre 48 en un matériau électriquement conducteur, situé en prolongement de la coupelle tronconique 47 en étant coaxial à l'axe X- X' . Le troisième cylindre 48 est réalisé en une seule pièce avec la coupelle tronconique 47. Cette deuxième coupelle tronconique 47 assure la diffusion homogène en vitesse du flux plasmatique. La quatrième plaque perforée 44 supporte des pointes 49 réalisés en un matériau électriquement conducteur. Les pointes 49 sont fixées à la quatrième plaque perforée 44 concentriquement à l'axe longitudinal X-X'. Les volumes de confinement des charges d'espace au niveau des extrémités des pointes 49, créent des avalanches électroniques en pulsation cyclotronique.
Une cinquième plaque perforée 50, en un matériau électriquement conducteur est fixée transversalement à l'extrémité aval du troisième cylindre 48 et est ainsi reliée électriquement à celui-ci. De plus, une quatrième paroi perforée 51 en un matériau électriquement isolant et opaque aux signaux électromagnétiques est fixée à la face aval de la cinquième plaque perforée 50. Une sixième plaque perforée 59 en un matériau électriquement conducteur est fixée à la face aval de la quatrième paroi perforée 51 et une cinquième paroi perforée 60 en un matériau électriquement isolant et opaque aux signaux électromagnétiques est fixée à la face aval de la sixième plaque perforée 59. L'ensemble constitué par les cinquième 50 et sixième 59 plaques perforées et par les quatrième 51 et cinquième 60 parois perforées permet la sortie du flux gazeux traité au travers de leurs perforation respectives axialement alignées 50a, 51a, 59a, 60a.
La chambre aval 41 comprend un quatrième cylindre 52, en un matériau électriquement conducteur, fixé à la sixième plaque perforée 59 concentriquement à l'axe longitudinal X-X' du dispositif et comportant une série d'au moins trois rangées transversales de perçages 53 réalisés circonferentiellement au travers de la paroi latérale de ce cylindre au niveau de son extrémité libre amont. Le quatrième cylindre 52 comporte en outre des dents 54 faisant saillie de son bord libre circulaire amont en s' étendant axialement. L'extrémité libre du quatrième cylindre 52 est approximativement située à la moitié de la longueur de la chambre aval 41. De préférence, les perçages 53 sont circulaires et leur diamètre est compris entre 1,5 et 2 mm et les dents 54 ont une hauteur d'environ 2 mm, une largeur comprise entre 1 et 1,5 mm et sont espacées entre elles d'une distance d'environ 2 mm. La chambre aval 41 comprend en outre un cinquième cylindre 55, en un matériau électriquement conducteur, de préférence métallique, fixé à la cinquième plaque perforée 50 concentriquement à l'axe longitudinal X-X' du dispositif et disposé dans le quatrième cylindre 52. Ce cinquième cylindre 55 a un diamètre inférieur au diamètre du quatrième cylindre 52 mais il présente une longueur supérieure à la longueur du quatrième cylindre 52. De plus, le cinquième cylindre 55 comporte une série d'au moins trois rangées transversales de perçages 56 réalisés circonferentiellement au travers de la paroi latérale de ce cylindre. Le cinquième cylindre 55 comporte en outre des dents 57 faisant saillie de son bord libre circulaire amont en s 'étendant axialement.
De préférence, les perçages 56 sont circulaires et leur diamètre est compris entre 1,5 et 2 mm et les dents 57 ont une hauteur d'environ 2 mm, une largeur comprise entre 1 et 1,5 mm et sont espacées entre elles d'environ 2 mm.
La chambre aval 41 comporte un centre de concordance électrique 58 qui présente les mêmes caractéristiques que le centre de concordance électrique 56 de la chambre amont 40.
Dans cette variante du dispositif, l'ensemble formant solénoïde 4 entoure les chambres amont 40 et aval 41. Cet ensemble formant solénoïde 4 est constitué par les trois solénoïdes 4a, 4b et 4c accolés et disposés coaxialement par rapport à l'axe X-X'. Contrairement au dispositif correspondant au premier mode de réalisation de l'invention, le nombre d'enroulement des solénoïdes 4a et 4c est inférieur au nombre d'enroulement du solénoïde 4b. Ceci implique que la valeur des champs magnétiques Bla, Blc induits par les solénoïdes 4a et 4c est inférieure à la valeur du champ magnétique Blb induit par le solénoïde 4b.
La figure 11 représente le système d'alimentation de la chambre aval 41 également utilisé pour alimenter la chambre amont 40 comme précédemment décrit. Ainsi, la cinquième plaque perforée 50 est alimentée par la deuxième tension alternative V7, ce qui implique que l'ensemble constitué par le troisième cylindre 48, la coupelle tronconique 47, la quatrième plaque perforée 44, les pivots 49 et le cinquième cylindre 55 est en opposition de phase par rapport à l'ensemble constitué par le premier cylindre 9, la coupelle tronconique 42 et la troisième plaque perforée 43. La sixième plaque perforée 59 est alimentée par la première tension alternative V6, ce qui implique que le quatrième cylindre 52 est en opposition de phase par rapport à l'ensemble constitué par le troisième cylindre 48, la coupelle tronconique 47, la quatrième plaque perforée 44, les pivots 49 et le cinquième cylindre 55.
Le dispositif selon l'invention est traversé par un flux d'air ou de tout autre milieu gazeux contenant une combinaison quelconque de particules inertes, de particules contaminantes inorganiques, de particules contaminantes organiques non-biologiques, de particules biologiques telles que des bactéries, des spores bactériennes, des champignons, des spores de champignons et des virus. Ce flux d'air ou ce milieu gazeux entre dans l'enceinte de traitement du dispositif de l'invention en passant à travers les première et deuxième paroi perforées 3a et 3b et les première et deuxième plaque perforées 2a et 2b à la température ambiante et à la pression atmosphérique.
A cause de l'intensité importante de l'énergie électromagnétique et électromécanique des électrons libres, photons, radicaux et ions créés à travers le dispositif formant générateur à plasma, les particules sont détruites ou transformées le long de leur parcours dans le dispositif. La vitesse de destruction et de transformation des particules est très rapide et ceci étant principalement du aux vitesses des électrons et des ions, aux intensités des émissions photoniques provenant des radicaux instables ainsi qu'aux collisions électrons- électrons, particules-électrons et particules-ions et au volume du plasma dans lequel ces vitesses et ces émissions photoniques proviennent des résonances cyclotroniques électroniques gyromagnétiques multipolaires selon l'invention. L'énergie cinétique des particules chargées résultant de ces vitesses et de ces émissions photoniques ont les effets suivants: rupture des membranes cellulaires et/ou des protéines entourant ces particules biologiques et des dommages irréversibles de l'ADN et de 1 'ARN de ces particules biologiques; fragmentation des particules organiques non biologiques et des particules inorganiques; segmentation, transformation ou modification des assemblages moléculaires et des molécules.
La figure 12 est une courbe mettant en évidence les capacités stérilisatrices du dispositif selon l'invention. L'axe des abcisses représente le temps écoulé en secondes et l'axe des ordonnées représente le nombre de colonies de Bacillus stearothermophilus dénombrées par unité volumique. La courbe A qui est une courbe témoin montre l'augmentation du nombre de bactéries au cours du temps . La courbe B correspond aux dénombrements bactériens effectués en sortie du dispositif selon l'invention. On constate que le nombre de colonies de B . stearothermophilus est quasiment nul lorsque le flux gazeux contenant ces bactéries a traversé le dispositif formant générateur à plasma, le flux gazeux ayant été stérilisé.
La figure 13 est une courbe mettant en évidence la fragmentation des particules constituant le flux gazeux qui traverse le dispositif. L'axe des abscisses représentent le temps écoulé en seconde et l'axe des ordonnées représente le nombre de particules en pourcentage de la population initiale. La courbe C correspond au nombre de particules par unité volumique dont le diamètre est supérieur à 0,3 μm et la courbe D correspond au nombre de particules par unité volumique dont le diamètre est inférieur à 0,3 μm. Il apparaît clairement que les particules constituant le flux gazeux traversant le dispositif sont fragmentés en majorité en particules de diamètre inférieur à 0,3 μm.
Aux voisinages de l'entrée du dispositif de l'invention, il peut être placé au moins un appareil d'échantillonnage, contrôlé manuellement ou automatiquement, qui effectue des tests sur le flux gazeux avant son entrée dans le dispositif, concernant la présence et la quantité de différents types de contaminants. Les résultats de ces tests peuvent être transmis électriquement à un appareil de commande couplé électriquement au système d'alimentation 14. Cet appareil de commande peut alors contrôler, selon les résultats des tests, les tensions alternatives de sortie V6 et V7 ainsi que le courant II pour atteindre différents niveaux de fonctionnement du dispositif de l'invention selon le niveau de contamination à l'entrée du dispositif.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé pour générer un plasma dans un milieu gazeux, caractérisé en ce que le plasma est de type à résonance cyclotronique électronique (ECR) gyromagnétique multipolaire, et en ce qu'il comprend les étapes suivantes :
(a) la création, dans une enceinte de confinement, d'un champ magnétique stationnaire (B) avec un haut degré d'uniformité, le vecteur représentant le champ magnétique stationnaire (B) se trouvant suivant un axe longitudinal X-X' traversant l'enceinte de confinement, la valeur de ce champ magnétique stationnaire (B) étant variable, (b) la création du plasma dans l'enceinte de confinement (1) , en présence du champ magnétique stationnaire (B) , par l'émission dans le milieu gazeux d'un signal électromagnétique (EM1,EM2), cette émission étant obtenue par l'application d'au moins une tension alternative dont la fréquence et l'amplitude sont variables,
(c) la création d'au moins un premier champ électrique variable (El) dans le plasma par l'application d'au moins une tension alternative, cette tension alternative ayant une amplitude et une fréquence variables et le vecteur représentant le premier champ électrique (El) se trouvant suivant un axe perpendiculaire à l'axe longitudinal X-X',
(d) la création d'au moins un second champ électrique (E2) dans le plasma par l'application d'au moins une tension alternative, l'amplitude et la fréquence de cette tension alternative étant approximativement égale à l'amplitude et à la fréquence de la tension alternative générant le champ électrique El et le vecteur représentant le second champ électrique
(E2) se trouvant sur un axe non parallèle à l'axe sur lequel se trouve le vecteur du premier champ électrique (El),
(e) l'application de signaux électriques permettant de contrôler la valeur du champ magnétique stationnaire (B) , la fréquence et l'amplitude des tensions alternatives générant les champs électriques El, E2 et les champs électromagnétiques EMl, EM2 , l'application de ces signaux électriques permettant de créer (i) une résonance cyclotronique électronique (ECR) dans laquelle l'axe de l'orbite d'accélération centripète des électrons et des autres particules chargées est parallèle à l'axe longitudinal X-X' (ii) des résonances cyclotroniques électroniques (ECR) dans lesquelles les axes des orbites d'accélération centripète des électrons et des autres particules chargées oscillent de manière gyromagnétique .
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le plasma généré est un plasma froid.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le champ magnétique stationnaire (B) avec un haut degré d'uniformité comprend:
(a) un premier champ magnétique uniforme (Bl) dont les lignes de champ passent à travers une première courbe fermée se trouvant dans un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal X-X' et centrée sur cet axe, (b) un second champ magnétique uniforme (B2) dont les lignes de champ passent à travers une seconde courbe fermée située dans le même plan que le plan contenant la première courbe fermée, la seconde courbe fermée se trouvant à l'intérieur de la première courbe fermée.
4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'arc de l'angle formé par le vecteur représentant le premier champ électrique
(El) créé par l'application de la tension alternative et par chaque vecteur représentant le ou les second champs électriques (E2) créés par l'application de la tension alternative est compris entre 60 et 120°.
5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les amplitudes et les fréquences des tensions alternatives générant les champs électriques El, E2 et les signaux électromagnétiques EMl, EM2 sont approximativement égales.
6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il s'applique à la décontamination de l'air ambiant ainsi que de tout autre milieu gazeux en détruisant et/ou en transformant les atomes et molécules constituant les contaminants présents dans l'air ambiant ou dans le milieu gazeux, par l'énergie électromagnétique et électromécanique du plasma.
7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que les contaminants sont constitués par l'une des espèces suivantes ou une combinaison de celles-ci: des aérosols microbiens comprenant des micro-organismes pathogènes tels que des bactéries, des spores, des particules virales et retrovirales, des agents protéiques pathogènes tels que les prions; des composés organiques volatiles et aromatiques, des chlorofluorocarbones, différents éléments oxydables et oxydants tels que l'oxygène, l'azote et le soufre; l'ozone; ainsi que des fibres et particules provenant de poussières et de fumées.
8. Procédé selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que l'air ou tout autre milieu gazeux contaminé est échantillonné manuellement ou automatiquement pour déterminer la présence et la quantité par unité volumique des différents contaminants, avant de l'introduction du flux gazeux dans l'enceinte de confinement précité.
9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que les informations ou données concernant la présence ou la quantité par unité volumique de contaminants dans l'air ambiant ou dans le milieu gazeux sont utilisées pour contrôler les signaux électriques.
10. Dispositif formant générateur à plasma, caractérisé en ce que le plasma est de type à résonance cyclotronique électronique (ECR) gyromagnétique multipolaire, et qu'il comprend: (a) une enceinte de confinement (1) d'un milieu gazeux comprenant au moins une chambre de traitement (40) qui comprend à son extrémité amont une première plaque transversale perforée (2a) en un matériau électriquement conducteur, une première paroi perforée (3a) en un matériau électriquement isolant et opaque aux signaux électromagnétiques fixée la face amont de la première plaque perforée (2a) , une deuxième plaque transversale perforée (2b) en un matériau électriquement conducteur fixée à la face amont de la première paroi perforée (3) , une deuxième paroi transversale perforée (3b) en un matériau électriquement isolant et opaque aux signaux électromagnétiques fixée à la face amont de la deuxième plaque perforée (2b) et une troisième paroi transversale perforée (32) parallèle à la première plaque perforée (2a) et axialement espacée de celle-ci pour délimiter l'enceinte de confinement, la troisième paroi perforée en un matériau électriquement isolant et opaque aux signaux électromagnétiques, et située à l'extrémité aval de la chambre de traitement 40 pour permettre la sortie du flux gazeux à travers la troisième paroi perforée,
(b) un moyen (4) pour générer un premier champ magnétique uniforme (Bl) , le vecteur représentant ce premier champ magnétique (Bl) étant parallèle à l'axe longitudinal X-X' de la chambre de traitement (40) , cet axe longitudinal X-X' passant par le centre de la première plaque perforée (2) et de la troisième paroi perforée (32) ,
(c) un moyen (5) pour générer, dans la chambre de traitement (40) , un deuxième champ magnétique uniforme (B2) dans le premier champ magnétique uniforme (Bl) , le vecteur représentant le deuxième champ magnétique (B2) étant parallèle et ayant la même direction que le vecteur représentant le premier champ magnétique uniforme (Bl) ,
(d) un moyen (6,7) pour émettre un signal électromagnétique (EMl) dans le milieu gazeux de la chambre de traitement (40) pour produire des électrons libres dans ce milieu gazeux, par l'application à ce moyen (6,7) d'au moins une tension alternative (V6; V7) ,
(e) un moyen (9,10) pour générer un premier champ électrique uniforme (El) dans le plasma, par l'application à ce moyen (9,10) d'au moins une tension alternative (V6; V7) dont l'amplitude et la fréquence peuvent être variables et l'axe sur lequel se trouve le vecteur représentant le premier champ électrique uniforme
(El) est perpendiculaire à l'axe longitudinal X-X' de la chambre de traitement (40) ,
(f) un moyen (12,13) pour générer un ou plusieurs second champs électriques (E2) dans le plasma, par l'application à ce moyen (12,13) d'une première tension alternative (V6) et l'axe sur lequel se trouve le vecteur représentant chaque deuxième champ électrique (E2) n'est pas parallèle à l'axe sur lequel se trouve le vecteur représentant le premier champ électrique uniforme (El) ,
(g) un système alimentation (14) contrôlant la valeur des premier et deuxième champ magnétique uniforme (B1,B2), la fréquence et l'amplitude des tensions alternatives (V6; V7) et de la première tension alternative (V6) , ce système d'alimentation (14) permettant de générer (i) une résonance cyclotronique électronique (ECR) dans lequel l'axe de l'orbite d'accélération centripète des électrons et des particules chargées est parallèle à l'axe X-X' de la chambre de traitement 40 (ii) des résonances cyclotroniques électroniques (ECR) dans lesquels les axes des orbites d'accélération centripète des électrons et des particules chargées oscillent de manière gyromagnétique.
11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que le plasma est un plasma froid.
12. Dispositif selon la revendication 10 ou 11, caractérisé en ce que le moyen (9,10) pour générer le premier champ électrique uniforme (El) comprend:
(a) un premier cylindre (9) coaxial à l'axe longitudinal X-X' , réalisé en un matériau électriquement conducteur, délimitant le volume de la chambre de traitement (40), l'extrémité amont de ce premier cylindre (9) est fixée à la première plaque perforée (2a) et l'extrémité aval du premier cylindre (9) est fixée à la troisième paroi perforée (32) , ce premier cylindre (9) étant alimenté par la première tension alternative (V6) ,
(b) un second cylindre (10) réalisé en un matériau électriquement conducteur, dont l'axe longitudinal est colinéaire à l'axe longitudinal X-X', disposé concentriquement à l'intérieur du premier cylindre (9), l'extrémité amont du second cylindre (10) est fixée à la deuxième plaque perforée (2b) , son extrémité aval est une extrémité libre comportant des dents (33) , et le second cylindre (10) comporte une pluralité de perçages circonférentiels (17; 18a; 18b) à travers lesquels le gaz ionisé par le plasma circule, ce second cylindre (10) étant alimenté par la deuxième tension alternative (V7) , la première tension alternative (V6) et la deuxième tension alternative (V7) ayant la même amplitude et la même fréquence mais étant en opposition de phase, le système d'alimentation des premier et second cylindres (9; 10) induisant un couplage capacitif.
13. Dispositif selon l'une des revendications 10 à 12, caractérisé en ce que les perçages circonférentiels (17; 18a; 18b) du second cylindre (10) sont constitués par au moins trois séries circonférentielles de perforations circulaires (18a; 18b) à partir de l'extrémité libre aval de ce second cylindre (10), et par une série circonférentielle de perforations rectangulaires (17) s' étendant longitudinalement selon l'axe X-X' et disposées approximativement vers l'extrémité amont du second cylindre (10) .
14. Dispositif selon l'une des revendications 10 à
13, caractérisé en ce que le moyen (4) pour générer le premier champ magnétique uniforme (Bl) est constitué par un ensemble formant solénoïde (4) entourant le premier cylindre (9) et en ce que le moyen (5) pour générer le second champ magnétique uniforme (B2) est constitué par un second solénoïde (5) disposé à l'intérieur du second cylindre (10) , les premier (4) et deuxième (5) solénoïdes étant alimenté par un courant II et ces premier et second champ magnétiques (B1,B2) induisant un couplage selfique dans la chambre de traitement (40) .
15. Dispositif selon l'une des revendications 10 à
14, caractérisé en ce que le moyen (6,7) pour émettre des signaux électromagnétiques dans la chambre de traitement (40) comprend:
(a) une tige centrale (6) en un matériau électriquement conducteur s 'étendant longitudinalement dans la chambre de traitement (40) et présentant un extrémité conique, cette tige centrale (6) est fixée sur la première plaque (2a) , perpendiculairement et approximativement en son centre, et elle est entourée par le second solénoïde (5) sur au moins une partie de sa longueur, cette tige centrale (6) étant alimentée par la première tension alternative (V6) ; (b) une pluralité de tiges périphériques (7) en un matériau électriquement conducteur, s 'étendant longitudinalement dans la chambre de traitement (40) , présentant une extrémité conique, ces tiges périphériques
(7) sont fixées à la deuxième plaque perforée (2b) perpendiculairement à celle-ci, et sont disposées concentriquement sur un cercle de rayon compris entre le rayon du premier cylindre (9) et le rayon du second cylindre (10) , ces tiges périphériques (7) étant alimentées par la deuxième tension alternative (V7) .
16. Dispositif selon l'une des revendications 10 à
15, caractérisé en ce que le moyen (12,13) pour générer le second champ électrique (E2) par l'application d'une troisième tension alternative (V3) comprend:
(a) une pluralité de grandes cloisons radiales (12) réalisées en un matériau électriquement conducteur, s 'étendant longitudinalement dans la chambre de traitement (40) de façon que leurs bords libres longitudinaux soient parallèles à l'axe X-X', ces grandes cloisons radiales (12) sont fixées, sur leur partie longitudinale, à la surface interne du premier cylindre (9) et elles sont fixées sur leur partie transversale amont à la première plaque perforée (2a) , la largeur transversale de ces grandes cloisons (12) est inférieure à la distance entre le premier cylindre (9) et le second cylindre (10) , la première tension alternative V6 étant appliquée aux grandes cloisons (12) diamétralement opposées ;
(b) une pluralité de petites cloisons radiales (13) réalisées en un matériau électriquement conducteur, s 'étendant longitudinalement dans la chambre de traitement (40) de façon à ce que leurs bords libres longitudinaux soient parallèles à l'axe X-X', ces petites cloisons radiales (13) sont fixées, sur leur partie longitudinal, à la surface interne du premier cylindre (9) et elles sont fixées sur leur partie transversale amont à la première plaque perforée (2a) , la largeur de ces petites cloisons (13) est inférieure à la largeur des grandes cloisons (12) , les petites cloisons sont diamétralement opposées et elles comportent au moins trois séries de perforations circulaires (132) à partir de leur bord libre aval transversal, et la première tension alternative (V6) est appliquée aux petites cloisons (13) .
17. Dispositif selon l'une des revendications 10 à 16, caractérisé en ce que le système d'alimentation (14) comprend: (a) un moyen d'alimentation électrique (23) de ce système d'alimentation (14) délivrant une tension alternative (V4) ,
(b) un moyen (35) pour transformer la tension alternative (V4) de la source d'entrée (23) en une tension alternative intermédiaire (V5) ,
(c) un moyen (36) pour faire varier la fréquence de la tension alternative intermédiaire (V5) , et
(d) un moyen (28) pour transformer cette tension alternative intermédiaire (V5) en les première (V6) et deuxième (V7) tensions alternatives de sortie, et en le courant de sortie (II) .
18. Dispositif selon la revendication 17, caractérisé en ce que le moyen d'alimentation électrique (23) est une source d'entrée du secteur qui fournit une tension (V4) du secteur d'environ 220 V à une fréquence d' approximativement 50 Hertz.
19. Dispositif selon la revendication 17 ou 18, caractérisé en ce que la valeur de la tension alternative intermédiaire (V5) est comprise entre approximativement 10 et 50 Volts.
20. Dispositif selon la revendication 19, caractérisé en ce que la valeur de la tension alternative intermédiaire (V5) peut prendre les valeurs approximatives de 10, 24 ou 50 Volts.
21. Dispositif selon l'une des revendications 17 à
20, caractérisé en ce que la valeur des première et deuxième tensions alternatives (V6; V7) est comprise entre 1 et 30 kilovolts à une fréquence comprise entre 5 Hertz et 10 kiloHertz pour une puissance comprise entre 1 et 30 Watts.
22. Dispositif selon l'une des revendications 17 à
21, caractérisé en ce que le moyen (28) pour transformer la tension alternative intermédiaire (V5) en les première et deuxième tension alternative (V6 ; V7) est un transformateur (28) dont l'impédance s'adapte automatiquement et sans perte de puissance à l'impédance variante du dispositif.
23. Dispositif selon la revendication 22, caractérisé en ce que le coeur du transformateur (28) est à base de ferrite et de terre rare.
24. Dispositif selon l'une des revendications 17 à 23, caractérisé en ce que la valeur du courant (II) est comprise entre 1 microAmpère et 0,1 Ampère.
25. Dispositif selon l'une des revendications 17 à 24, caractérisé en ce que la valeur des première et deuxième tensions alternatives (V6;V7) est d'environ 15 kiloVolts pour une puissance délivrée d' approximativement 100 Watts.
26. Dispositif selon l'une des revendications 18 à 24, caractérisé en ce que la valeur de la tension alternative de sortie (V6;V7) est d'environ 5 kilovolts pour une puissance délivrée d' approximativement 30 Watts.
27. Dispositif selon l'une des revendications 18 à 26, caractérisé en ce que le diamètre du premier cylindre (10) est approximativement de 13 centimètres et en ce que le dispositif est en état de fonctionnement lorsque le courant (II) circulant dans les premier et second solénoïde (4,5) est d' approximativement 0,1 Ampère et que cette valeur du courant (II) est combinée avec les couples de la valeur de la tension alternative (V6; V7) et de la fréquence suivants: 1 kilovolts; 350 Hertz ou 1,5 kilovolts; 500 Hertz ou 2 kilovolts; 650 Hertz.
28. Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce que l'ensemble formant solénoïde (4) comprend trois solénoïdes distincts et axialement accolés
(4a, 4b, 4c) et montés sur le premier cylindre 9, les premier et troisième solénoïdes (4a, 4c) étant constitués par un nombre d'enroulement par unité de longueur supérieur au nombre d'enroulement de la deuxième région (4b), la valeur des champs magnétiques (Bla,Blc) résultant des premier et troisième solénoïdes (4a, 4c) est supérieure à la valeur du champ magnétique (Blb) résultant du deuxième solénoïde (4b) .
29. Dispositif selon l'une des revendications 10 à 27, caractérisé en ce que l'enceinte de confinement (1) comprend une deuxième chambre de traitement (41) dans le prolongement de la première chambre de traitement (40) dans laquelle le premier cylindre (9) est prolongé par une première coupelle tronconique (42) en un matériau électriquement conducteur, convergeant vers la troisième paroi perforée (32) qui sépare les deux chambres de traitement (40,41); la paroi perforée (32) est prise en sandwich entre une troisième plaque transversale perforée (43) en un matériau électriquement conducteur solidaire de la première coupelle (42) et une quatrième plaque transversale perforée (44) en un matériau électriquement conducteur; la deuxième chambre de traitement (41) est constituée d'une deuxième coupelle tronconique (47) solidaire de la quatrième plaque (44) , convergeant vers la chambre amont et solidaire par son extrémité aval d'un troisième cylindre (48) en un matériau électriquement conducteur, solidaire, par son extrémité aval, d'une cinquième plaque transversale perforée (50) en un matériau électriquement conducteur; une quatrième paroi perforée (51) en un matériau électriquement isolant est fixée à la face aval de la cinquième plaque (50) ; une sixième plaque transversale perforée (59) en un matériau électriquement conducteur est fixée à la face aval de la quatrième paroi (51) ; et une cinquième paroi transversale perforée (60) en un matériau électriquement isolant est fixée à la face aval de la sixième plaque (59) ; en ce que la deuxième chambre de traitement (41) comprend en outre un quatrième cylindre (52) en un matériau électriquement conducteur fixé à la sixième plaque perforée (59) et comportant une série d'au moins trois rangées transversales de perçages circonferentielles (53) au niveau de son extrémité libre amont ainsi que des dents
(54) s 'étendant axialement à partir de son extrémité libre; et un cinquième cylindre (55) de diamètre inférieur au diamètre du cylindre (52) et de longueur supérieure à la longueur du cylindre (52) , le cinquième cylindre (55) étant fixé à la cinquième plaque (50) et comportant une série d'au moins trois rangées transversales de perçages circonferentielles (56) au niveau de son extrémité libre amont ainsi que des dents (57) s 'étendant axialement à partir de son extrémité libre et en ce que le dispositif comprend également une tige (45) à extrémité libre conique en un matériau électriquement conducteur fixée à la plaque (44) et faisant saillie dans la chambre amont (40) en traversant la paroi (32) et la plaque (43) de façon électriquement isolée; des pointes (49) en un matériau électriquement conducteur disposées concentriquement sur la quatrième plaque (44) et faisant saillies dans la chambre aval
(41); et l'ensemble formant solénoïde (4) constitué par trois solénoïdes (4a, 4b, 4c) accolés et disposés coaxialement autour des chambres amont et aval (40,41), le nombre d'enroulements du deuxième solénoïde (4b) étant supérieur au nombre d'enroulements des premier et troisième solénoïdes (4a, 4c).
30. Dispositif selon la revendication 29, caractérisé en ce que la première tension alternative (V6) est appliquée à la plaque (2a) et à la plaque (59) et que la deuxième tension alternative (V7) est appliquée à la plaque (2b) et à la plaque (50) .
31. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 10 à 30, caractérisé en ce que le milieu gazeux est constitué par un flux d'air ambiant ou de tout autre milieu gazeux à température ambiante et pression atmosphérique et en ce que ce milieu gazeux est chargé en une combinaison quelconque de particules inertes, de particules organiques non biologiques, de particules inorganiques contaminantes, de particules biologiques telles que les bactéries, les spores bactériennes, les champignons, les spores de champignons et/ou les virus, et dans lequel ces particules sont détruites ou transformées durant leur passage dans la chambre de traitement (40) avant de sortir de la chambre de traitement (40) à travers la troisième paroi perforée (32).
32. Dispositif selon la revendication 31, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un appareil manuel ou automatique d'échantillonnage, cet appareil d'échantillonnage permettant de fournir des informations relatives à la présence des divers types de contaminants, ces informations étant transmises manuellement ou automatiquement à un appareil de contrôle couplé à l'alimentation (14), cet appareil de contrôle permettant de moduler la tension alternative (V6; V7) ainsi que le courant (II) selon le niveau de contamination à l'entrée du dispositif.
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