Dispositif et procédé de production d'un rayonnement de freinage à partir d'électrons accélérés

Abstract

 L'invention concerne un dispositif et un procédé de production d'un rayonnement de freinage. Ce dispositif comporte dans une pièce ferromagnétique (20) une cavité circulaire (25) contenant des électrons entraînés en rotation sur une trajectoire circulaire (24) sous l'action d'un champ magnétique induit par la pièce ferromagnétique et par des moyens (47) d'induction d'un champ magnétique. Ce dispositif comprend en outre une cible circulaire (23) située en partie à l'extérieur de la cavité, en rotation dans un plan perpendiculaire à celui de la trajectoire des électrons, l'extrémité de la cible traversant périodiquement ladite trajectoire pour interagir périodiquement avec les électrons sur leur trajectoire (24) afin de produire un rayonnement de freinage, et des moyens pour faire varier le champ magnétique dans la cavité (25), cesdits moyens étant synchronisés sur la période d'interaction de la cible avec les électrons et étant reliés aux moyens d'induction.
Application à tous les domaines nécessitant la production d'un rayonnement de freinage.

Description

[0001] La présente invention concerne un dispositif et un procédé de production d'un rayonnement de frei­nage à partir d'électrons accélérés.

[0002] L'invention s'applique à tous les domaines nécessitant la production d'un rayonnement de freinage, (en terminologie Allemande : Bremsstrahlung) tel qu'un rayonnement γ ou un rayonnement X ; l'invention s'applique en particulier au domaine des études physiques, biologiques, médicales, au domaine de la détection de défauts dans des matériaux et au domaine de l'irradiation de produits alimentaires ou industriels.

[0003] La figure 1 représente schématiquement, en coupe, la structure d'un bêtatron autrement dit d'un accélérateur d'électrons classique. Il comprend une pièce ferromagnétique 1 comportant deux parties distinctes 3, 4 en regard, correspondant aux pôles Nord et Sud de la pièce, un solénoïde 5 au centre de la pièce reliant les deux parties 3, 4 et une cavité torique 7 sous vide dans le plan médian de la pièce. Cette cavité contient des électrons produits classiquement à partir d'une source d'électrons telle qu'un filament ou un plasma introduits dans la cavité.

[0004] Entre les deux parties distinctes de la pièce règne un champ magnétique

perpendiculaire au plan médian.

[0005] Les électrons présents dans la cavité, sous l'effet du champ magnétique

sont entraînés en rotation suivant une trajectoire circulaire 9 de rayon R dans un plan perpendiculaire à la direction du champ magnétique. Ce rayon R est fonction de la vitesse v des électrons et de l'intensité de l'induc­ tion magnétique B, selon l'égalité R = mv/(eB) où e représente la charge des électrons et m leur masse.

[0006] Pour accélérer les électrons qui ont initialement une vitesse faible, on fait croître l'intensité de l'induction magnétique. En effet, lorsque l'induction magnétique B augmente, le rayon R de la trajectoire reste fixe, et la vitesse v des électrons augmente(v(t) =

B(t)).

[0007] L'augmentation de l'induction magnétique dépend de la tension appliquée aux bornes du solénoïde 5. Plus cette tension est élevée, plus le champ induit est grand.

[0008] Les électrons accélérés dans un bêtatron sont notamment utilisés pour l'étude de la matière.

[0009] Pour focaliser le faisceau d'électrons, un bobinage toroïdal aux bornes duquel une tension est appliquée, peut être introduit dans la cavité de façon à ce que le faisceau d'électrons traverse ce bobinage. Ce type de bêtatron est généralement appelé "bêtatron modifié" ; il est décrit par exemple par N Rostoker de l'Université de Californie dans la publication "Comments plasma physics", 1980, vol. 6, n^o 2, p.91-100.

[0010] Du fait de la présence du champ magnétique, le faisceau d'électrons accéléré ne peut être facile­ment extrait du bêtatron afin d'être utilisé pour produire un rayonnement d'irradiation par interaction de ces électrons avec une cible.

[0011] Aussi, de façon connue, on introduit directe­ment une cible dans la cavité contenant les électrons afin de produire un rayonnement de freinage dans le bêtatron ; le rayonnement de freinage étant insen­sible au champ magnétique induit dans la cavité, celui-ci peut donc s'échapper du bêtatron et être utilisé.

[0012] La figure 2 représente schématiquement l'interaction d'électrons avec une cible placée sur la trajectoire circulaire de ces électrons.

[0013] Ainsi, sur cette figure est représentée la trajectoire circulaire 10 d'électrons

entraînés en rotation par un champ magnétique B perpendiculaire au plan de cette trajectoire. Une cible 11 est placée sur la trajectoire des électrons pour interagir avec eux.

[0014] L'interaction électrons-cible provoque l'émission d'un rayonnement de freinage 12, pratique­ment tangent à la trajectoire circulaire des électrons. Le rayonnement de freinage est insensible à la présence du champ magnétique, il n'est donc pas entraîné sur une trajectoire circulaire.

[0015] Un dispositif utilisant une cible placée sur la trajectoire circulaire d'électrons accélérés pour produire un rayonnement de freinage est par exemple décrit dans le brevet US-A-2 335 014.

[0016] Dans un dispositif de ce type, la cible utilisée, en rotation dans un plan perpendiculaire à celui de la trajectoire des électrons, est disposée entièrement à l'intérieur de la cavité contenant les électrons accélérés. De ce fait, la cible présente une faible longueur. Cette longueur est en particulier inférieure au diamètre de la trajectoire des électrons.

[0017] Une cible de ce type ne permet pas de produire un rayonnement de forte puissance, autrement dit de l'ordre de quelques kW, tels que ceux utilisés en particulier dans le domaine de l'irradiation indus­trielle.

[0018] La présente invention a justement pour objet un dispositif de production d'un rayonnement de freinage à partir d'électrons accélérés, permettant de remédier à cet inconvénient et en particulier permettant de produire un rayonnement de freinage de plusieurs kW.

[0019] De façon plus précise, l'invention a pour objet un dispositif de production d'un rayonnement de freinage comportant dans une pièce ferromagné­tique une cavité circulaire contenant des électrons entraînés en rotation sur une trajectoire circulaire sous l'action d'un champ magnétique induit par la pièce ferromagnétique et par des moyens d'induction d'un champ magnétique, caractérisé en ce qu'il comprend en outre :
    - une cible circulaire située en partie à l'extérieur de la cavité, en rotation dans un plan perpendiculaire à celui de la trajectoire des élec­trons, l'extrémité de la cible traversant périodique­ment ladite trajectoire pour interagir périodiquement avec les électrons sur leur trajectoire circulaire afin de produire un rayonnement de freinage, et
    - des moyens pour faire varier le champ magnétique dans la cavité, cesdits moyens étant syn­chronisés sur la période d'interaction de la cible avec les électrons et étant reliés aux moyens d'induc­tion magnétique.

[0020] Les moyens pour faire varier le champ magné­tique dans la cavité permettent de faire varier ce champ de façon à ce que les électrons présents dans la cavité soient périodiquement accélérés en synchroni­sation avec l'interaction cible-électrons. Le rayon­nement de freinage obtenu est, de ce fait, pratiquement continu.

[0021] Par ailleurs, la cible circulaire étant située en partie à l'extérieur de la cavité, les dimensions de la cavité ne limitent pas celles de la cible. Aussi, de façon avantageuse, la cible pré­ sente un grand diamètre, en particulier pour produire un rayonnement de freinage de forte puissance.

[0022] En effet, étant donné que l'énergie d'un faisceau d'électrons qui interagit avec une cible est transformée environ pour 15 % en énergie de rayon­nement et pour le reste en chaleur, le dispositif de l'invention comprend de préférence des moyens pour refroidir la cible ; ces moyens sont d'autant plus nécessaires que le faisceau d'électrons présente une forte puissance, et plus la surface de la cible est grande, meilleur est le refroidissement obtenu. Il est donc avantageux d'utiliser une cible de grand diamètre, notamment pour produire un rayonnement de forte puissance.

[0023] Par ailleurs, pour obtenir un rayonnement de forte puissance, le faisceau d'électrons doit être également de forte puissance. Or, la puissance moyenne du faisceau d'électrons est égale à l'énergie du faisceau au cours d'une accélération multipliée par la fréquence des accélérations, cette fréquence correspondant à la fréquence de l'interaction cible-électrons. Aussi, pour avoir une grande fréquence d'interactions afin d'obtenir un faisceau d'électrons de forte puissance, la vitesse tangentielle V de la cible doit être importante ; cette vitesse V est fonction du rayon r de la cible et de l'accélération normale A de la cible selon l'égalité A=

. Etant donné que l'accélération A de la cible est limitée par la tenue mécanique du matériau formant la cible, en particulier à sa périphérie, pour avoir une grande vitesse tangentielle de rotation de la cible, on utilise une cible de grand diamètre. Pour une accélé­ration A donnée, plus la cible présente un grand diamètre, plus la vitesse tangentielle de la cible est donc importante.

[0024] L'utilisation d'une cible de grand diamètre permet donc, à la fois un bon refroidissement de la cible et une rotation de la cible à une grande vitesse tangentielle. Une cible de grand diamètre est donc utilisée avantageusement pour produire des rayonnements de fortes puissances.

[0025] Selon un mode préféré de réalisation, l'extrémité de la cible est formée de dents réparties régulièrement sur l'ensemble de sa périphérie. Ces dents peuvent être aussi bien contenues dans le plan de la cible que dans un plan perpendiculaire ou incliné par rapport à celui-ci. La forme de la dent est quelconque. En effet, il suffit d'un matériau filiforme pour interagir avec les électrons. Par ailleurs, toute la cible ou seulement les dents de la cible sont réalisées dans un matériau lourd tel que le tantale ou le tungstène.

[0026] Bien entendu, la cible peut également être constituée par un disque comportant des trous réguliè­rement répartis sur sa périphérie.

[0027] A titre d'exemple, pour un dispositif con­forme à l'invention comportant une cavité de 50 cm de diamètre à l'intérieur de laquelle l'induction magnétique maximale sur l'orbite des électrons est de 0,14 T et à l'intérieur de l'orbite de 0,28 T, on obtient un rayonnement de freinage de 7,5 kW à partir d'un faisceau d'électrons de fréquence d'accélé­ration 10 kHz et de puissance moyenne 50 kW ; cette fréquence de 10 kHz est obtenue avec une cible de 1 m de diamètre dont l'extrémité est formée de dents de 10 mm de large, distantes les unes des autres de 30 mm, et possédant une vitesse tangentielle de rotation de 400 m/s. La largeur des dents de la cible et la distance entre deux dents sont fonction notamment du diamètre du faisceau d'électrons.

[0028] Selon un mode préféré de réalisation de l'invention, le diamètre de la cible est supérieur au diamètre de la trajectoire des électrons.

[0029] Suivant la structure de la pièce ferromagné­tique utilisée et le diamètre de la cible, celle-ci peut couper la pièce ferromagnétique et même être en partie à l'extérieur de cette pièce. L'association de moyens de refroidissement à la cible est bien entendu plus aisée, lorsque la cible est située en partie à l'extérieur de la structure magnétique.

[0030] De façon avantageuse, les moyens pour faire varier le champ magnétique comprennent :
    - des moyens pour détecter la position de la cible par rapport à la trajectoire circulaire des électrons,
    - des moyens de traitement des signaux produits par les moyens de détection, ces moyens de traitement étant reliés d'une part aux moyens de détection et d'autre part aux moyens d'induction magnétique.

[0031] Selon un mode de réalisation des moyens de détection, ils comprennent une source lumineuse et un détecteur photoélectrique disposés de part et d'autre du plan formé par la cible et en regard de l'extrémité de celle-ci, ledit détecteur étant relié aux moyens de traitement. La source lumineuse est par exemple une diode et le détecteur photoélec­trique, un phototransistor.

[0032] Selon une variante du mode de réalisation des moyens de détection, ils comprennent un matériau ferromagnétique tel que du fer déposé à l'extrémité de la cible et un circuit magnétique fixe disposé en regard de l'extrémité de la cible, ledit circuit magnétique étant relié aux moyens de traitement. Ce circuit magnétique comprend de façon avantageuse un aimant en forme de "U" et un solénoïde autour d'une branche en U dudit aimant, le solénoïde étant relié aux moyens de traitement.

[0033] De préférence, les moyens de traitement comprennent :
    - des moyens pour générer des séquences successives de signaux parallèles à partir des signaux issus des moyens de détection
,     - des moyens pour alimenter les moyens d'induction magnétique à partir des signaux parallèles, lesdits moyens d'alimentation étant reliés d'une part aux moyens pour générer des signaux parallèles et d'autre part aux moyens d'induction magnétique.

[0034] Selon un mode de réalisation, les moyens d'induction magnétique comprenant au moins un solénoïde enroulé sur une partie de la pièce ferromagnétique, les moyens d'alimentation comprennent quatre transis­tors reliés respectivement aux moyens pour générer des signaux parallèles, un premier et un deuxième transistors étant par ailleurs reliés entre eux et à une borne du solénoïde et un troisième et un qua­trième transistors étant reliés entre eux et à l'autre borne du solénoïde, les premier et troisième transis­tors étant reliés en outre à une source d'alimentation en tension continue et les deuxième et quatrième transistors à une masse.

[0035] Selon une variante, les moyens d'induction magnétique comportant au moins deux solénoïdes enroulés de façon distincte sur une partie de la pièce ferroma­gnétique, les moyens d'alimentation comprennent une première source d'alimentation en tension continue alimentant le premier solénoïde, une deuxième source d'alimentation en tension continue reliée au point milieu du deuxième solénoïde et deux ensembles d'au moins un transistor reliés respectivement aux moyens pour générer des signaux parallèles à une borne dis­tincte du deuxième solénoïde et à une masse.

[0036] L'invention a aussi pour objet un procédé de production d'un rayonnement de freinage par inter­action d'électrons avec une cible d'un dispositif tel que celui décrit précédemment ; ce procédé est caractérisé en ce qu'on induit périodiquement dans la cavité un champ magnétique constant au moins pendant l'interaction entre les électrons et la cible, décrois­sant après l'interaction puis croissant avant l'inter­action.

[0037] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre donnée à titre purement illustratif et non limitatif. La description est faite en référence aux figures annexées dans lesquelles :

- la figure 1 déjà décrite représente schéma­tiquement en coupe, la structure d'un accélérateur d'électrons classique ;

- la figure 2 déjà décrite représente schéma­tiquement l'interaction d'électrons avec une cible placée sur la trajectoire circulaire de ces électrons ;

- la figure 3 représente schématiquement un exemple de réalisation d'un dispositif conforme à l'invention ;

- la figure 4 représente schématiquement, un exemple de moyens pour refroidir la cible ;

- la figure 5 représente schématiquement un exemple de réalisation de moyens pour faire varier le champ magnétique, comportant des moyens de détection optoélectronique ;

- la figure 6 représente schématiquement un autre exemple de réalisation de moyens pour faire varier le champ magnétique, comportant des moyens de détection magnétique ;

- la figure 7 représente schématiquement un exemple de réalisation de moyens d'induction magné­tique associés à des moyens d'alimentation ;

- la figure 8 représente les principaux chronogrammes des moyens représentés figure 7 ;

-la figure 9 représente schématiquement un autre exemple de réalisation de moyens d'induction magnétique associés à des moyens d'alimentation ;

-la figure 10 représente les principaux chronogrammes des moyens représentés figure 9.

[0038] La figure 3 représente schématiquement un dispositif conforme à l'invention.

[0039] Ce dispositif comprend une pièce ferromagné­tique 20 constituée de huit éléments distincts 21 combinés les uns avec les autres de façon à former une croix, chaque branche de la croix étant formée par deux de ces éléments.

[0040] Au centre de la pièce ferromagnétique 20 et dans le plan de la croix est située une cavité circulaire 25, d'extrémité 26 globalement conique. Cette cavité n'est pas fermée, elle comporte des ouvertures 28 sur les cotés latéraux des branches de la croix. Des moyens d'induction d'un champ magné­tique tels que des solénoïdes 47 sont enroulés sur une partie des éléments 21 en regard de la cavité.

[0041] Lorsqu'un champ magnétique est induit dans la cavité par la pièce ferromagnétique et par les solénoïdes 47, suivant une direction perpendiculaire au plan de la croix, les électrons présents dans la cavité sont entraînés en rotation sur une trajec­toire circulaire 24 située dans un plan perpendiculaire à la direction du champ magnétique.

[0042] Ce dispositif comprend en outre une cible circulaire 23 réalisée par exemple en tantale ou en tungstène et située entre deux éléments d'une branche de la croix, grâce à un léger décrochement réalisé dans ces éléments pour recevoir la cible. Cette cible est mue en rotation dans un plan perpendi­culaire à celui de la trajectoire 24 des électrons.

[0043] Cette cible comporte à son extrémité des dents 27 réparties régulièrement à la périphérie de la cible. Ces dents traversent périodiquement la trajectoire des électrons et interagissent donc périodiquement avec les électrons. L'interaction électrons-cible provoque comme on l'a vu précédemment l'émission d'un rayonnement de freinage (non représenté sur cette figure) qui s'échappe tangentiellement à la trajectoire 24 par les ouvertures 28 de la cavité.

[0044] L'ensemble formé par la pièce ferromagnétique 20 et la cible 23 représenté sur cette figure est placé dans une enceinte sous vide (non représentée), pour ne pas perturber le mouvement des électrons et l'interaction électrons-cible.

[0045] A titre d'exemple, la pièce ferromagnétique utilisée peut présenter une hauteur de 40 cm et une longueur de 76 cm. Par ailleurs, la cavité circulaire et la cible ont par exemple respectivement un diamètre de 50 cm et de 1 m.

[0046] Aussi, dans ce cas, comme représenté figure 3, la cible coupe la pièce ferromagnétique et toute une partie de la cible est à l'extérieur de la pièce ferromagnétique et donc de la structure magnétique.

[0047] La pièce ferromagnétique 20 représentée figure 3 a la forme d'une croix mais elle peut être de forme quelconque. Par ailleurs, l'extrémité de la cavité est de forme conique pour des raisons de dissipation d'énergie mais n'importe quelle forme divergente peut être utilisée.

[0048] Comme dans le cas des bêtatrons appelés bêtatrons modifiés, une bobine toroïdale (non repré­ sentée)peut être disposée dans la cavité 25, de manière à ce que la trajectoire circulaire 24 des électrons traverse cette bobine ; comme on l'a vu précédemment, cette bobine aux bornes de laquelle une tension est appliquée permet de focaliser le faisceau d'électrons.

[0049] La vitesse des électrons sur la trajectoire 24 dépend du champ magnétique induit dans la cavité. Selon l'invention, on fait varier le champ magnétique dans la cavité de façon à ce qu'il augmente avant chaque interaction des électrons avec une dent 27 de la cible 23. Au cours de chaque interaction, ce champ magnétique doit être constant, les électrons étant arrêtés par la cible. Et enfin, après chaque interaction, on fait décroître le champ magnétique pour éliminer toute induction magnétique dans la cavité, afin de permettre une nouvelle augmentation du champ magnétique et donc une nouvelle interaction électrons-cible. Cette décroissance du champ peut avoir lieu aussi bien à la fin du passage d'une dent dans la trajectoire 24 qu'au début de la traversée de la trajectoire par l'espace situé entre deux dents.

[0050] Pour faire varier la valeur du champ magné­tique, notée B_m(t), induit dans la cavité, on fait varier la tension appliquée aux bornes des solénoïdes 47.

[0051] Pour obtenir des séquences continues où le champ B_m(t) est successivement croissant, constant et décroissant, en accord avec la position des dents 27 de la cible sur la trajectoire 24 des électrons, on utilise des moyens de détection de la position des dents et des moyens de traitement reliés aux moyens de détection et aux solénoïdes 47.

[0052] De façon avantageuse, le dispositif de l'invention comprend comme on l'a vu précédemment, des moyens pour refroidir la cible.

[0053] La figure 4 représente schématiquement en coupe, un exemple de réalisation de moyens pour refroidir la cible 23.

[0054] Dans cet exemple, la cible 23 est creuse et les moyens de refroidissement comprennent un disque 23a situé à l'intérieur et au centre de la cible 23, une canalisation d'arrivée 23b d'un liquide de refroidissement 22 et une canalisation de sortie 23c du liquide de refroidissement ménagées à l'intérieur de l'axe de la cible, de part et d'autre de celle-ci ; le disque 23a est fixé sur l'axe de la cible.

[0055] Lorsque le liquide de refroidissement venant de la canalisation 23b pénètre dans la cible 23, il se répand à l'intérieur de celle-ci entre la paroi 23x de la cible la plus près de la canalisation 23b et le disque 23a, il passe ensuite de l'autre côté du disque 23a et se répand entre l'autre face du disque et la paroi 23z de la cible la plus près de la canalisation 23c. Le liquide ressort alors par la canalisation 23c après s'être réchauffé sur les parois de la cible.

[0056] De préférence, la paroi référencée 23x correspond à la paroi qui interagit avec les électrons.

[0057] Bien entendu, le dispositif de l'invention peut comporter d'autres moyens pour refroidir la cible, tels que par exemple ceux décrits dans le brevet US-A-4-165-472.

[0058] La figure 5 représente un exemple de réali­sation de moyens de détection associés à des moyens de traitement.

[0059] Ces moyens de détection comprennent une source lumineuse 35 telle qu'une diode et un détecteur photélectrique 37 tel qu'un phototransistor. La source 35 et le détecteur 37 sont placés de part et d'autre de la cible 23, en regard de l'extrémité de la cible.

[0060] Par ailleurs, le détecteur 37 est relié aux moyens de traitement 40 eux-mêmes reliés à des moyens 47 d'induction magnétique tels que des solé­noïdes.

[0061] Ces moyens de traitement 40 comprennent des moyens 41 pour générer des séquences successives de signaux séquentiels parallèles à partir des signaux issus du détecteur 37. Ces moyens 40 comprennent également des moyens 45 pour alimenter les moyens 47 en fonction des signaux parallèles, issus des moyens 41, généralement amplifiés par des amplifi­cateurs 43.

[0062] Les signaux générés par le détecteur 37 sont constitués d'une suite d'impulsions périodiques ; chaque front de montée d'une impulsion correspond au passage de la lumière de la source 35 au détecteur et chaque front de descente correspond à l'arrêt de la lumière par une dent 27 de la cible.

[0063] Les moyens 41 sont constitués par tous moyens connus tels qu'un séquenceur permettant de déclencher des séquences de signaux séquentiels paral­lèles sur un front de montée ou de descente des signaux générés par le détecteur. Si les moyens de détection 35, 37 sont placés en regard des dents de la cible à chaque interaction électrons-cible, les moyens 41 devront déclencher sur un front de descente. Par contre, si les moyens 35, 37 sont placés en regard de l'espace situé entre deux dents de la cible à chaque interaction, les moyens 41 devront déclencher sur un front de montée.

[0064] Des exemples de moyens 45 pour alimenter des moyens 47 d'induction magnétique et des exemples de signaux parallèles appliqués à ces moyens 45 seront décrits en référence aux figures 7, 8, 9 et 10.

[0065] La figure 6 représente un autre exemple de réalisation de moyens de détection. Ces moyens de détection sont reliés également aux moyens de traitement 40, eux-mêmes connectés aux moyens 47 d'induction magnétique.

[0066] Ces moyens de détection comprennent un matériau ferromagnétique 51 tel que du fer disposé à l'extrémité de chaque dent 27 de la cible 23 et un circuit magnétique en regard de l'extrémité de la cible. Ce circuit magnétique comporte par exemple un aimant 53 en forme de "U" sur une branche duquel est enroulé un solénoïde 55. Les bornes du solénoïde sont reliées respectivement aux moyens de traitement 40 et à une masse. Le circuit magnétique 53, 55 et le matériau ferromagnétique 51 peuvent être aussi bien dans le plan de la cible que dans un plan quel­conque du moment que lorsqu'une dent de la cible passe au voisinage du circuit magnétique, le matériau 51 et l'aimant 53 forment un circuit magnétique fermé.

[0067] Ainsi, lors de la rotation de la cible, la réluctance du circuit magnétique est plus ou moins importante suivant que le matériau 51 déposé sur les dents ferme plus ou moins le circuit. La tension résultante aux bornes du solénoïde 55 comporte donc des fronts successifs de montée et de descente, un front de montée correspondant au passage d'une dent devant l'aimant 53 et un front de descente corres­pondant à un espace entre deux dents passant devant cet aimant 53.

[0068] Comme précédemment, le séquenceur des moyens 40 devra déclencher chaque séquence de signaux paral­lèles soit sur un front de montée soit sur un front de descente, suivant que ces fronts correspondent ou non au passage d'une dent dans la trajectoire 24 des électrons.

[0069] La figure 7 représente un exemple de réali­sation de moyens 45 d'alimentation de moyens 47 d'in­duction magnétique.

[0070] Sur cette figure, est représentée en coupe la pièce ferromagnétique 20 à l'intérieur de laquelle se trouve la cavité circulaire 25. A l'extrémité de la pièce ferromagnétique en regard de la cavité sont enroulés deux solénoïdes distincts S₁ et S₂. Ces solénoïdes forment les moyens 47 d'induction magnétique. Les bornes du solénoïde S₁ sont reliées respectivement à une source de tension continue 61 et à une masse. Les bornes du solénoïde S₂ sont reliées respectivement à des transistors T₁₁, T₁₂ et le point milieu de ce solénoïde à une source d'alimentation en tension continue 63.

[0071] Dans cet exemple de réalisation, le champ magnétique B_m(t) est la superposition de deux champs magnétiques B_s1 et B_s2 (t).

[0072] Le premier champ B_s1 est constant, il est induit par la pièce ferromagnétique et par le solénoïde S₁ alimenté par une tension continue à travers une inductance 65 de façon à ce que le champ B_s1 est la valeur B₀. Cette tension continue est générée par la source de tension 61. Le rôle de l'inductance est d'absorber la tension alternative induite par les variations du champ B_m(t) aux bornes de S₁. D'autre part un condensateur 67 relié d'une part entre la source de tension 61 et l'inductance 65 et d'autre part à une masse permet de protéger la source de tension 61.

[0073] Le deuxième champ B_S2(t) est variable, il est induit par la pièce ferromagnétique et par le solénoïde S₂ dont le point milieu est alimenté par une tension continue V₁ par la source de tension 63 et dont les bornes vont respectivement aux collec­ teurs des transistors T₁₁ et T₁₂. D'autre part, les émetteurs des transistors T₁₁ et T₁₂ sont reliés à une masse et les bases de ces transistors sont reliées respectivement à un séquenceur 41 du type de celui décrit précédemment, délivrant des signaux séquentiels parallèles synchronisés sur la position de la cible tournante 23.

[0074] Pour un circuit d'alimentation tel que celui représenté figure 7, le séquenceur délivre deux signaux parallèles V_T11 et V_T12 qui attaquent les bases respectivement des transistors T₁₁ et T₁₂. De tels signaux sont représentés sur la figure 8 (c, d). Le transistor T₁₁ respectivement T₁₂ est à l'état passant lorsque le signal V_T11 respectivement V_T12 est non nul. La tension V_S2 résultant aux bornes du solénoïde S₂ est représentée en e, figure 8. Cette tension V_S2 fluctue autour de la tension V₁ : V_S2 est inférieur à V₁ lorsque V_T11 est non nul, V_S2 est supérieur à V₁ lorsque V_T12 est non nul, et V_S2 est égal à V₁ lorsque V_T11 et V_T12 sont nuls. La valeur de la tension V₁ est choisie de façon à ce que le champ magnétique BS₂(t) induit par la pièce ferromagnétique et par le solénoïde S₂ (figure 8, b) varie dans le temps entre la valeur -Bo et une valeur nulle.

[0075] Ainsi, le champ B_S2(t) croît lorsque la tension V_S2 est supérieure à V₁, il est nul lorsque la tension V_S2 est égale à V₁ et il décroît lorsque la tension V_S2 est inférieure à V₁.

[0076] Le champ B_m(t) résultant dans la cavité (figure 8, a) est la superposition du champ B_S1 et du champ B_S2(t) ; il subit les mêmes variations que le champ B_S2(t). Dans le cas représenté figures 7 et 8, le champ B_m(t) est positif et le champ B_s(t) est négatif, mais l'inverse est bien entendu possible.

[0077] Le temps t_b pendant lequel le champ B_m(t) est constant correspond au temps maximum pendant lequel les électrons interagissent avec une dent de la cible, le temps t_c de décroissance du champ peut avoir lieu assi bien en fin de traversée de la trajectoire par la dent qu'en début de traversée de la trajectoire par un espace entre deux dents. Par contre, le temps t_a de croissance du champ a lieu au cours de la traversée de la trajectoire par un espace entre deux dents.

[0078] Pour une cible interagissant toutes les 10⁻⁴ s avec les électrons, la période T de variation du champ B_m(t) est égale à : T = 10⁻⁴ s. Dans ces conditions, on choisit par exemple des temps t_a = 25µs, t_b = 50µs et t_c = 25µs. Entre les temps t_c et t_a, il peut exister un temps mort.

[0079] La largeur de chaque dent et l'espacement entre deux dents sont calculés en fonction des temps t_a, t_b et t_c nécessaires pour obtenir un rayonnement de freinage pratiquement continu. Pour les temps t_a, t_b et t_c décrits précédemment, la largeur de chaque dent est prise par exemple égale à 10 mm et l'espace entre deux dents, à 30 mm.

[0080] Comme représenté figure 8, les transistors T₁₁ et T₁₂ ne conduisent que pendant une faible partie de la période T correspondant respectivement aux temps t_c et t_a. Ceci a pour avantage de limiter la puissance que les transistors doivent dissiper et donc d'accroître le rendement global du dispositif.

[0081] D'autre part, les puissances requises pour le fonctionnement du dispositif de l'invention étant très importantes, il est avantageux de placer un grand nombre de transistors en parallèle respectivement de T₁₁ et de T₁₂.

[0082] De plus, pour ne pas avoir à associer à ces ensembles de transistors des circuits d'équilibrage qui consomment généralement beaucoup d'énergie, on peut utiliser autant de solénoïdes S₂ que de transis­tors en parallèle des transistors T₁₁, T₁₂, chaque solénoïde étant relié par ses bornes à un transistor en parallèle de T₁₁ et à un transistor en parallèle de T₁₂. Ces solénoïdes sont enroulés en regard de la cavité 25 par exemple sur une partie de chaque élément 21 de la pièce ferromagnétique 20.

[0083] La figure 9 représente un autre exemple de réalisation de moyens 45 d'alimentation de moyens 47 d'induction magnétique. Ces moyens 47 comprennent un solénoïde S3 enroulé sur une partie de la pièce ferromagnétique 20 en regard de la cavité 25.

[0084] Les moyens 45 comprennent quatre transistors T₂₁, T₂₂, T₂₃ et T₂₁ reliés par leur base à un séquen­ceur 41 du type de celui décrit précédemment, attaquant les bases de ces transistors respectivement par quatre signaux parallèles.

[0085] Le transistor T₂₁ est relié en outre par son collecteur à une source de tension continue 80 et par son émetteur au collecteur du transistor T₂₂ et à une borne du solénoïde S₃, l'émetteur du transis­tor T₂₂ étant relié par ailleurs à une masse.

[0086] Le transistor T₂₃ est relié également par son collecteur à la source de tension 80 et par son émetteur au collecteur du transistor T₂₄ et à l'autre borne du solénoïde S₃, l'émétteur du transistor T₂₄tant relié en outre à la masse. Un condensateur 81 relié en parallèle aux transistors T₂₁, T₂₂ et T₂₃, T₂₄ permet de protéger la source de tension continue 80.

[0087] La source de tension continue 80 délivre une tension V₁ telle que le champ B_m(t) induit par la pièce ferromagnétique et par le solénoïde S₃ varie entre la valeur +B_o et zéro.

[0088] Les signaux paralléles V_T21, V_T22, V_T23 et V_T24 appliqués par le séquenceur à chacune des bases des transistors T₂₁, T₂₂, T₂₃ et T₂₄ sont repré­sentés respectivement en c, d, e et f de la figure 10. Les signaux V_T21 et V_T22 ainsi que les signaux V_T23 et V_T24 sont complémentaires. En effet, lorsque V_T21 (respectivement V_T23) est nul, V_T22 (respective­ment V_T24)est non nul et inversement. De ce fait, lorsque les transistors T₂₁ et T₂₄ sont conducteurs (pendant le temps t_a), les transistors T₂₂ et T₂₃ ne conduisent pas et la tension V_S3 aux bornes du solénoïde S₃ (b, figure 10) est positive (+ V₁). Lorsque les transistors T₂₂ et T₂₃ conduisent (pendant le temps t_c), les transistors T₂₁ et T₂₄ ne conduisent pas et la tension V_S3 est négative (- V₁). Et enfin, lorsque les transistors T₂₂ et T₂₄ conduisent (pendant le temps t_b) les transistors T₂₁ et T₂₃ ne conduisent pas et la tension V_S3 est nulle. La tension V_S3 aux bornes du solénoïde S₃ varie donc entre V₁ et -V₁, et le champ magnétique B_m(t) résultant dans la cavité (a, figure 10) a la même allure que celui décrit figure 8 en a : il varie entre la valeur +B_o et zéro.

[0089] Pour diminuer la tension à appliquer sur chaque transistor, il est avantageux, comme décrit précédemment, de fractionner le solénoïde S₃ en plu­sieurs solénoïdes, les bornes de ces solénoïdes étant reliées respectivement entre les transistors T₂₁ et T₂₂ et entre les transistors T₂₃ et T₂₄. Les diffé­rents solénoïdes sont constitués par exemple par huit solénoïdes 47 enroulés sur chaque élément 21 de la pièce 20, suivant un seul tour, comme représenté figure 3.

[0090] Des modifications des différents moyens décrits en référence aux figures 3 à 10 peuvent être envisagées sans sortir du cadre de l'invention. On peut notamment utiliser d'autres moyens d'alimentation permettant d'obtenir des tensions du type de V_S2 et V_S3. Il en est de même des moyens de détection.

Revendications

1. Dispositif de production d'un rayonnement de freinage comportant dans une pièce ferromagné­tique (20) une cavité circulaire contenant des élec­trons entraînés en rotation sur une trajectoire circu­laire (24) sous l'action d'un champ magnétique induit par la pièce ferromagnétique et par des moyens (47) d'induction d'un champ magnétique, caractérisé en ce qu'il comprend en outre :
    - une cible circulaire (23) située en partie à l'extérieur de la cavité en rotation dans un plan perpendiculaire à celui de la trajectoire (24) des électrons, l'extrémité de la cible traversant périodi­quement ladite trajectoire pour interagir périodi­quement avec les électrons sur leur trajectoire circu­laire (24) afin de produire un rayonnement de freinage, et
    - des moyens (35, 37, 51, 53, 55, 40) pour faire varier le champ magnétique (B_m(t)) dans la cavité (25), cesdits moyens étant synchronisés sur la période d'interaction de la cible avec les électrons et étant reliés aux moyens (47) d'induction.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens (22, 23a, 23b, 23c) pour refroidir la cible.

3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le diamè­tre de la cible est supérieur au diamètre de la trajec­toire des électrons.

4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la cible coupe la pièce ferromagnétique.

5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'extrémité de la cible (23) est formée de dents (27) réparties régulièrement sur l'ensemble de sa périphérie.

6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les moyens pour faire varier le champ magnétique comprennent :
    - des moyens (35, 37, 51, 53, 55) pour détecter la position de la cible (23) par rapport à la trajec­toire circulaire (24) des électrons,
    - des moyens (40) de traitement des signaux produits par les moyens de détection, ces moyens de traitement étant reliés d'une part aux moyens de détection et d'autre part aux moyens (47) d'induc­tion magnétique.

7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens de détection compren­nent une source lumineuse (35) et un détecteur photo­électrique (37)disposés de part et d'autre du plan formé par la cible (23)et en regard de l'extrémité (27)de celle-ci, ledit détecteur étant relié aux moyens (40)de traitement.

8. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens de détection compren­nent un matériau ferromagnétique (51) déposé à l'extré­mité (27)de la cible (23) et un circuit magnétique (53, 55) fixe disposé en regard de l'extrémité de la cible, ledit circuit magnétique étant relié aux moyens (40) de traitement.

9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le circuit magnétique comprend un aimant (53) en forme de "U" et un solénoïde (55) autour d'une branche en U dudit aimant, le solénoïde étant relié aux moyens de traitement.

Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que les moyens de traitement comprennent :
    - des moyens (41) pour générer des séquences successives de signaux parallèles à partir des signaux issus des moyens (35, 37, 51, 53, 55) de détection,
    - des moyens (45) pour alimenter les moyens (47)d'induction magnétique à partir des signaux paral­lèles, lesdits moyens d'alimentation étant reliés d'une part aux moyens (41) pour générer des signaux parallèles et d'autre part aux moyens d'induction magnétique.

11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que les moyens (47) d'induction magnétique comportant au moins un solénoïde (53) enroulé sur une partie de la pièce ferromagnétique (20), les moyens (45)d'alimentation comprennent quatre transistors (T₂₁, T₂₂, T₂₃, T₂₄) reliés respectivement aux moyens (41) pour générer des signaux parallèles, un premier et un deuxième transistors (T₂₁, T₂₂) étant par ailleurs reliés entre eux et à une borne du solénoïde et un troisième et un quatrième transis­tors (T₂₃, T₂₄) étant reliés entre eux et à l'autre borne du solénoïde, les premier et troisième transis­tors étant reliés en outre à une source d'alimentation (80) en tension continue et les deuxième et quatrième transistors à une masse.

12. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que les moyens d'induction magnétique comportant au moins deux solénoïdes (S₁, S₂) enroulés de façon distincte sur une partie de la pièce ferroma­gnétique (20), les moyens (45) d'alimentation compren­nent une premiere source d'alimentation (61) en tension continue alimentant le premier solénoïde (S₁), une deuxième source d'alimentation (63)en tension continue reliée au point milieu du deuxième solénoïde (S₂) et deux ensembles d'au moins un transistor reliés respectivement aux moyens (41) pour générer des signaux parallèles, à une borne distincte du deuxième solénoïde et à une masse.

13. Procédé de production d'un rayonnement de freinage par interaction d'électrons avec une cible (23) selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que l'on induit périodique­ment dans la cavité (25) un champ magnétique (B_m(t)) constant au moins pendant l'interaction entre les électrons et la cible, décroissant après l'interaction puis croissant avant l'interaction.

Dessins