FR2622351A1

FR2622351A1 - Method for the creation of ultraviolet radiation from a microwave source and device for implementing this method

Info

Publication number: FR2622351A1
Application number: FR8713591A
Authority: FR
Inventors: Jean-Marie Cardo; Andre-Jean Berteaud; Didier Brault
Original assignee: G 2 M LEPETIT; Microondes Energie Systemes SA
Current assignee: G 2 M LEPETIT; Microondes Energie Systemes SA
Priority date: 1987-10-01
Filing date: 1987-10-01
Publication date: 1989-04-28
Anticipated expiration: 2007-10-01
Also published as: FR2622351B1

Abstract

The invention relates to a method for the creation of ultraviolet radiation from a microwave source and from an electrode-less tube 9 arranged in a cavity 8 excited by at least one microwave generator 1 and brought to resonance according to an appropriate mode and is characterised in that it consists in orienting the polarised stationary electric field E, of constant amplitude, parallel to the axis of the discharge tube 9 and in over-dimensioning the cavity so that this tube has its longitudinal dimension along a resonance antinode of the mode excited in the cavity.

Description

PROCEDE POUR LA CREATION D'UN RAYONNEMENT ULTRA-VIOLET A
PARTIR D'UNE SOURCE MICRO-ONDES ET DISPOSITIF POUR MISE
EN OEUVRE DE CE PROCEDE
La présente invention est relative à un procédé et à un dispositif pour la création d'un rayonnement intense de radiations lumineuses dans la région de l'ultraviolet, applicable notamment au traitement de produits industriels revêtus d'une couche d'encre ou de vernis ou d'un produit photosensible pour en réaliser le séchage homogène et uniforme, ou encore pour des applications spécifiques dans- les domaines de la photosynthèse industrielle, des traitements de surfaces, des réactions photochimiques, etc.PROCESS FOR THE CREATION OF AN ULTRA-VIOLET RADIATION A
FROM A MICROWAVE SOURCE AND DEVICE FOR FIXING
IMPLEMENTATION OF THIS PROCESS
The present invention relates to a method and a device for creating intense radiation of light radiation in the ultraviolet region, applicable in particular to the treatment of industrial products coated with a layer of ink or varnish or of a photosensitive product to achieve homogeneous and uniform drying, or even for specific applications in the fields of industrial photosynthesis, surface treatments, photochemical reactions, etc.

On connait déjà des procédés qui permettent la production d'un rayonnement ultraviolet à partir de lampes à décharge munies d'électrodes réunies -à une source de tension appropriée, créant dans l'atmosphère gazeuse de la lampe une ionisation et une émission de lumière intense. Ces lampes sont toutefois d'un usage peu pratique, exigent des tensions d'amorçage très élevées et ne permettent pas d'obtenir un rayonnement ultraviolet parfaitement homogène selon une surface suffisante pour les applications envisagées. Processes are already known which allow the production of ultraviolet radiation from discharge lamps provided with electrodes joined to an appropriate voltage source, creating in the gas atmosphere of the lamp an ionization and an emission of intense light. . However, these lamps are not very practical, require very high ignition voltages and do not allow perfectly homogeneous ultraviolet radiation to be obtained over a sufficient surface for the applications envisaged.

On connait également des systèmes utilisant un tube scellé sous pression convenable d'une atmosphère gazeuse et dépourvu d'électrodes, dans lesquels l'émission d'un rayonnement ultraviolet est réalisée grâce à un champ électrique à haute fréquence, d'amplitude constante, s'établissant selon une direction déterminée à travers la lampe, ce champ étant produit à partir d'une source de micro-ondes convenablement couplée à une cavité ou enceinte adaptée, à l'intérieur de laquelle est disposé le tube. Systems are also known using a tube sealed under suitable pressure of a gaseous atmosphere and devoid of electrodes, in which the emission of ultraviolet radiation is carried out by means of a high frequency electric field, of constant amplitude, s 'establishing in a determined direction through the lamp, this field being produced from a microwave source suitably coupled to a suitable cavity or enclosure, inside which the tube is arranged.

Cependant,-pour obtenir sur une dimension suffisante à l'intérieur du tube une émission homogène de rayons ultraviolets, en particulier selon toute la longueur du tube qui peut atteindre 20 cr. ou plus, de telle sorte que le flux lumineux obtenu rencontre le produit à traiter selon une bande ou une région uniforme dont le déplacement relatif par entraînement du produit, réalise un traitement continu et régulier dans toute la surface de celui-ci, il est indispensable que le champ électrique soit distribué dans le tube au moyen d'une onde progressive à amplitude constante, mais dont l'intensité doit être également suffisante pour induire la décharge nécessaire et la maintenir. However, to obtain a sufficient dimension inside the tube a homogeneous emission of ultraviolet rays, in particular along the entire length of the tube which can reach 20 cr. or more, so that the luminous flux obtained meets the product to be treated according to a strip or a uniform region whose relative displacement by entrainment of the product, carries out a continuous and regular treatment throughout the surface thereof, it is essential that the electric field is distributed in the tube by means of a progressive wave with constant amplitude, but the intensity of which must also be sufficient to induce the necessary discharge and maintain it.

Les brevets US n 3,872,349 et n 4,042,850, au nom de la Société Fusion Systems Corporation, illustrent des réalisations de ce genre, à tube sans électrodes excité par un rayonnement hyperfréquence, notamment compris entre un et quelques dizaines de GigaHertz et de préférence égal à 2 450 MHz, 're uence ,-eglemen- taire en matière d'applications industrielles des micro-ondes. The US patents n 3,872,349 and n 4,042,850, in the name of the Company Fusion Systems Corporation, illustrate achievements of this kind, with an electrodeless tube excited by microwave radiation, in particular between one and a few tens of GigaHertz and preferably equal to 2 450 MHz, 're uence, -regulatory for industrial microwave applications.

Ces brevets décrivent par le détail la théorie physique qui permet la production d'un rayonnement ultraviolet sous l'effet d'un champ électrique d'amplitude constante, dont les électrons entrent en collision avec les ions du gaz confiné dans le tube scellé en produisant, par changement de niveaux énergétiques, une émission lumineuse appropriée. These patents describe in detail the physical theory which allows the production of ultraviolet radiation under the effect of an electric field of constant amplitude, the electrons of which collide with the ions of the gas confined in the sealed tube by producing , by changing energy levels, an appropriate light emission.

Toutefois, une caractéristique essentielle de l'art antérieur ainsi représenté consiste à mettre en oeuvre exclusivement à travers le tube une onde progressive, en évitant au contraire soigneusement toute onde stationnaire qui résulterait d'un phénomène de résonance dans la propagation de l'onde électromagnétique couplée à la cavité contenant ce tube.En effet dans le cas d'une telle résonance avec succession de noeuds et de ventres s'établissant selon la longueur du tube, celui-ci étant disposé dans la direction du mode fondamental de l'onde créée, on conçoit que l'énergie lumineuse du rayonnement ultraviolet produit va principalement être émise au droit des zones où le champ électrique est maximal, soit donc au niveau des ventres, avec à partir de ceux-ci et selon la dimension longitudinale du tube, d'abord une décroissance jusqu'à un minimum correspondant à un noeud puis une croissance jusqu'au ventre suivant, et ainsi de suite.Le rayonnement ultraviolet émis sera donc essentiellement variable selon ld longueur d tube et ne permettra pas une distribution homogène sur le matériau en feuille ou autre à traiter, défilant généralement parallèlement au tube. However, an essential characteristic of the prior art thus represented consists in using exclusively through the tube a traveling wave, on the contrary carefully avoiding any standing wave which would result from a resonance phenomenon in the propagation of the electromagnetic wave. coupled to the cavity containing this tube. Indeed in the case of such a resonance with a succession of nodes and bellies established along the length of the tube, the latter being arranged in the direction of the fundamental mode of the wave created , it is understood that the light energy of the ultraviolet radiation produced will mainly be emitted at the right of the zones where the electric field is maximum, that is to say at the level of the bellies, with from these and according to the longitudinal dimension of the tube, d first a decrease to a minimum corresponding to a node then a growth to the next belly, and so on. The ultraviolet radiation emitted will therefore be essential. nt variable according to the length of the tube and will not allow a homogeneous distribution on the sheet or other material to be treated, generally running parallel to the tube.

Pour éviter une semblable résonance, les brevets cités plus haut prévoient donc des installations à ondes progressives, où l'énergie hyperfréquence provenant d'émetteurs appropriés est couplée à la cavité et au tube qu'elle contient par des fentes décalées axialement et latéralement, en opposition l'une de l'autre vis-à-vis de la direction du tube à décharge et des extrémités de la cavité le contenant. En outre, on met généralement en oeuvre deux émetteurs, couplés respectivement à deux fentes ainsi décalées et dont les fréquences sont elles-mêmes séparées par un écart d'environ 15 MHz, de part et d'autre de la fréquence moyenne de 2 450 MHz. To avoid such a resonance, the patents cited above therefore provide traveling wave installations, where the microwave energy coming from suitable transmitters is coupled to the cavity and to the tube which it contains by slots axially and laterally offset, in opposition of each other with respect to the direction of the discharge tube and of the ends of the cavity containing it. In addition, two transmitters are generally used, coupled respectively to two slots thus offset and whose frequencies are themselves separated by a difference of about 15 MHz, on either side of the average frequency of 2450 MHz. .

Ces systèmes connus et à ce jour largement commercialisés, présentent des avantages vis-à-vis de ceux utilisant des lampes à électrodes sous tension grâce notamment à une mise en température rapide et à des possibilités d'allumage et d'extinction successives quasi instantanées, ce qui est particulièrement utile pour des traitements où la maitrise du rayonnement ultraviolet doit être très précise. Le tube utilisé, du fait de l'absence d'électrodes, est plus lumineux et peut être plus largement exploité sur toute sa dimension longitudinale pour la production du rayonnement utilisé. These known systems, which are widely marketed to date, have advantages over those using live electrode lamps thanks in particular to rapid warming up and to almost instantaneous successive ignition and extinction possibilities, which is particularly useful for treatments where the control of ultraviolet radiation must be very precise. The tube used, due to the absence of electrodes, is brighter and can be used more widely over its entire longitudinal dimension for the production of the radiation used.

En outre, l'émission simultanée d'infrarouges est réduite, limitant d'autant le dégagement calorifique du tube et accroissant sensiblement sa durée de vie.In addition, the simultaneous emission of infrared is reduced, thereby limiting the heat release of the tube and significantly increasing its service life.

En revanche, subsistent d'autres inconvénients : en effet, ces systèmes sont limités en taille et en puissance puisque l'énergie fournie à la cavité et au tube contenu dans celle-ci est répartie selon toute la longueur de ce tube par l'onde progressive créée avec, au total, des pertes sensibles. De plus, le couplage de l'énergie micro-ondes au tube est parfois difficile à assurer pour permettre de maintenir une amplitude du champ électrique parfaitement constante sur toute la longueur du tube où se propage l'onde progressive. However, other drawbacks remain: in fact, these systems are limited in size and power since the energy supplied to the cavity and to the tube contained in it is distributed over the entire length of this tube by the wave. progressive created with, in total, significant losses. In addition, the coupling of microwave energy to the tube is sometimes difficult to ensure in order to maintain an amplitude of the electric field perfectly constant over the entire length of the tube where the traveling wave propagates.

On sait, par ailleurs, que, dans d'autres réalisations connues à structure résonante, la propagation d'une onde électromagnétique, notamment à 2 450 MHz, s'effectue habituellement en mode fondamental dans un guide standard à section rectangulaire et dont le petit côté est égal dans ce cas à environ 4,3 cm. Si le tube sans électrodes est placé dans l'axe du guide et au centre de celui-ci et si la structure est amenée à la résonance, la succession des noeuds et des ventres dans la distribution du champ électrique va donc créer, au droit des ventres, des régions de champ maximal où l'émission du rayonnement ultraviolet sera la plus intense. Or, dans celles-ci, la composante du champ électrique est dirigée dans un plan diamétral du tube, perpendiculairement aux grands côtés du guide et donc parallèlement à ses petits côtés. Il en résulte que, dans ce cas, le rayonnement ultraviolet issu du tube sera émis sur une longueur de 4,3 cm seulement avec, en outre, comme déjà dit, une succession, selon la longueur du tube, de zones d'émission et d'extinction tout à fait préjudiciables si l'on veut finalement obtenir une répartition homogène sur une distance acceptable. We also know that, in other known embodiments with a resonant structure, the propagation of an electromagnetic wave, in particular at 2450 MHz, is usually carried out in fundamental mode in a standard guide with rectangular section and the small side is equal in this case to about 4.3 cm. If the tube without electrodes is placed in the axis of the guide and in the center of it and if the structure is brought to resonance, the succession of nodes and bellies in the distribution of the electric field will therefore create, in line with the bellies, regions of maximum field where the emission of ultraviolet radiation will be the most intense. However, in these, the component of the electric field is directed in a diametral plane of the tube, perpendicular to the long sides of the guide and therefore parallel to its short sides. It follows that, in this case, the ultraviolet radiation from the tube will be emitted over a length of only 4.3 cm with, moreover, as already said, a succession, according to the length of the tube, of emission zones and completely harmful extinction if we want to finally obtain a homogeneous distribution over an acceptable distance.

Par le brevet FR n 82.04398, du 16 mars 1982, au nom du Centre National de la Recherche Scientifique, on connait enfin .un procédé et un dispositif pour le traitement direct par micro-ondes de produits en feuille, qui consistent à mettre en oeuvre des applicateurs micro-ondes en forme de cavités résonantes allongées où est réalisée une répartition du champ électrique avec une succession de noeuds et de ventres selon l'axe principal de chaque applicateur.Ceux-ci présentant une f-m- prismatique, notamment à section rectangulaire où la dimension de cette section parallèle au champ électrique est ajustée pour approcher les conditions de la résonance du mode TE012 et présente à cet effet une dimension au moins supérieure au double de l'autre côté de la même section. By patent FR n 82.04398, of March 16, 1982, in the name of the National Center for Scientific Research, we finally know .a process and a device for the direct microwave treatment of sheet products, which consist in implementing microwave applicators in the form of elongated resonant cavities where an electric field is distributed with a succession of nodes and bellies along the main axis of each applicator. These having a prismatic, in particular rectangular section where the dimension of this section parallel to the electric field is adjusted to approach the conditions of the TE012 mode resonance and for this purpose has a dimension at least greater than double on the other side of the same section.

Selon les enseignements de ce brevet français, on apprend ainsi que, par rapport à un guide standard à section rectangulaire où le côté perpendiculaire à la direction du champ électrique est voisin de 8,6 cm et le côté parallèle égal à 4,3 cm r on peut donner à cette dernière dimension une valeur très sensiblement plus grande, pouvant être comprise entre 8 et 10 cm, et de préférence égale à 9,1 cm. Or, on a constaté depuis que cette même dimension pouvait être amenée jusqu'à 20, voire jusqu'à 25 cm, sans modifier les conditions de résonance dans le guide pour le mode considéré. According to the teachings of this French patent, we thus learn that, compared to a standard guide with rectangular section where the side perpendicular to the direction of the electric field is close to 8.6 cm and the parallel side equal to 4.3 cm r this latter dimension can be given a very substantially greater value, which can be between 8 and 10 cm, and preferably equal to 9.1 cm. However, it has since been observed that this same dimension could be brought to 20, or even up to 25 cm, without modifying the resonance conditions in the guide for the mode considered.

La présente invention a pour objet un procédé et un dispositif qui, en mettant en oeuvre les dispositions ci-dessus, évitent les limitations des systèmes à ondes progressives du genre précédemment rappelé, en permettant, pour une même énergie appliquée à la cavité contenant le tube sans électrodes, de fournir une puissance de rayonnement ultraviolet plus élevée, ceci en utilisant des ondes stationnaires dans une structure résonnante conforme aux enseignements du brevet français précité, avec une adaptation de ceux-ci à l'application nouvelle plus spécialement envisagée. The subject of the present invention is a method and a device which, by implementing the above provisions, avoid the limitations of traveling wave systems of the type mentioned above, by allowing, for the same energy applied to the cavity containing the tube without electrodes, to provide a higher ultraviolet radiation power, this by using standing waves in a resonant structure in accordance with the teachings of the aforementioned French patent, with an adaptation of these to the new application more especially envisaged.

L'invention vise, par ailleurs, à fournir un ensemble où le couplage du champ hyperfréquence au tube sans électrodes soit plus efficace, tout en faisant appel à une technique de fabrication plus simple, ne nécessitant, dans la cavité recevant le tube, qu'un moyen d'accord de la fréquence de résonance et en conduisant au total à un dispositif plus sûr, moins encombrant, et surtout moins coûteux qu'avec les solutions antérieures, notamment à ondes progressives. The invention also aims to provide an assembly in which the coupling of the microwave field to the tube without electrodes is more efficient, while calling upon a simpler manufacturing technique, requiring only, in the cavity receiving the tube, that a means of tuning the resonant frequency and leading in total to a safer device, less bulky, and above all less expensive than with the previous solutions, in particular with traveling waves.

A cet effet, le procédé selon l'invention, mettant en jeu un tube sans électrodes, disposé dans une cavité excitée par au moins un générateur micro-ondes et amenée à la résonance selon un mode approprié, se caractérise en ce qu'il consiste à orienter le champ électrique stationnaire polarisé, d'amplitude constante, parallèlement à l'axe du tube à décharge et à surdimensionner la cavité de telle sorte que ce tube présente sa dimension longitudinale selon un ventre de résonance du mode excité dans la cavité. To this end, the method according to the invention, involving a tube without electrodes, placed in a cavity excited by at least one microwave generator and brought to resonance in an appropriate mode, is characterized in that it consists orienting the polarized stationary electric field, of constant amplitude, parallel to the axis of the discharge tube and oversizing the cavity so that this tube has its longitudinal dimension according to a resonance belly of the excited mode in the cavity.

L'invention consiste, en d'autres termes, en une application nouvelle du processus connu par le brevet français précité en adaptant à celui-ci le moyen connu constitué pas un tube sans électrodes contenant un plasma et à faire agir sur celui-ci un flux d'électrons polarisés, définissant la composante du champ électrique d'un rayonnement hyperfréquence fourni par un générateur micro-ondes. Les chocs sur les atomes ions du gaz dans le tube provoquent l'émission de radiations lumineuses, en particulier dans le domaine de l'ultraviolet. The invention consists, in other words, in a new application of the process known by the aforementioned French patent by adapting to it the known means consisting of a tube without electrodes containing a plasma and to act on it a flow of polarized electrons, defining the component of the electric field of microwave radiation supplied by a microwave generator. Impacts on the ion atoms of the gas in the tube cause the emission of light radiation, in particular in the ultraviolet range.

L'application envisagée met en jeu une structure résonante surdimensionnée, telle que le tube s'étende selon un ventre de résonance et soit ainsi excité sur la totalité de sa dimension longitudinale r en permettant ainsi un accroissement notable du rendement énergétique global de la structure.The envisaged application involves an oversized resonant structure, such that the tube extends along a resonant belly and is thus excited over its entire longitudinal dimension r, thus allowing a significant increase in the overall energy efficiency of the structure.

Le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé se caractérise en ce qu'il comporte une cavité résonanter au moins un émetteur micro-ondes, débitant dans cette cavité, un moyen de couplage entre la cavité et l'émetteur, un organe pour ajuster l'accord en fréquence de la cavité et un tube sans électrodes contenant un gaz sous une pression donnée, placé dans la cavité selon la direction de la composante du champ électrique pour le mode excité, la cavité étant surdimensionnée de telle sorte que ladite composante présente un ventre de résonance selon la longueur du tube. The device for implementing the method is characterized in that it comprises a cavity resonating at least one microwave transmitter, delivering into this cavity, a coupling means between the cavity and the transmitter, a member for adjusting the frequency tuning of the cavity and a tube without electrodes containing a gas under a given pressure, placed in the cavity in the direction of the component of the electric field for the excited mode, the cavity being oversized so that said component has a resonance belly according to the length of the tube.

Dans une première variante de réalisation du dispositif considéré, la cavité est prismatique et présente une section rectangulaire pour permettre l'excitation du mode TE012 du rayonnement hyperfréquence, le tube étant disposé selon la direction d'ordre zéro du mode. In a first alternative embodiment of the device considered, the cavity is prismatic and has a rectangular section to allow excitation of the TE012 mode of the microwave radiation, the tube being arranged in the direction of zero order of the mode.

Dans une autre variante r la cavité est cylindrique, à section partiellement elliptique, le tube étant disposé selon l'un des foyers de la cavité. De préférence, celle-ci comporte une paroi réfléchissante polie r permettant de focaliser le rayonnement ultraviolet émis par le tube à l'autre foyer de la cavité, excité sur le mode TMO10 du rayonnement hyperfréquence. In another variant r the cavity is cylindrical, of partially elliptical section, the tube being arranged according to one of the foci of the cavity. Preferably, the latter comprises a polished reflecting wall r making it possible to focus the ultraviolet radiation emitted by the tube at the other focal point of the cavity, excited in the TMO10 mode of the microwave radiation.

Selon une autre caractéristique particulière de l'invention, la cavité comporte un côté ouvert, parallèle au tube et constitué par un grillage fin, transparent au rayonnement ultraviolet émis par le tube et opaque aux rayonnements hyperfréquences. According to another particular characteristic of the invention, the cavity has an open side, parallel to the tube and constituted by a fine mesh, transparent to the ultraviolet radiation emitted by the tube and opaque to microwave radiation.

Avantageusement, le dispositif comporte deux émetteurs micro-ondes de fréquence identique ou très voisine, l'écart de fréquences étant inférieur à la bande passante de la cavité résonante, de telle sorte que les effets de chaque émetteur soient additifs. Advantageously, the device comprises two microwave transmitters of identical or very similar frequency, the frequency difference being less than the pass band of the resonant cavity, so that the effects of each transmitter are additive.

De préférence également, la fréquence du rayonnement micro-ondes est choisie égale à 2 450 MHz, le tube monté dans la cavité présentant une longueur de 20 cm au moins. Preferably also, the frequency of the microwave radiation is chosen to be 2450 MHz, the tube mounted in the cavity having a length of at least 20 cm.

Dans une autre variante encore, les émetteurs micro-ondes peuvent être à puissance variable et excitent la cavité résonante par l'intermédiaire d'un isolateur qui absorbe l'onde réfléchie par la cavité en protègeant les émetteurs. L'onde réfléchie par la cavité résonante, notamment pendant les régimes transitoires d'excitation, est avantageusement absorbée par une charge à eau classique. In yet another variant, the microwave transmitters can be of variable power and excite the resonant cavity by means of an isolator which absorbs the wave reflected by the cavity while protecting the transmitters. The wave reflected by the resonant cavity, especially during transient excitation regimes, is advantageously absorbed by a conventional water charge.

D'autres caractéristiques du procédé et du dispositif selon l'invention apparaîtront encore à travers la description qui suit de deux exemples de réalisation, donnés à titre indicatif et non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels
- la figure 1 est un schéma de principe du dispositif selon l'invention ;
- les figures 2 et 3 sont des vues en perspective de deux variantes respectives de réalisation de la cavité résonante contenant le tube sans électrodes, pour l'émission d'un rayonnement ultraviolet.Other characteristics of the method and of the device according to the invention will become apparent from the following description of two exemplary embodiments, given by way of non-limiting example, with reference to the appended drawings in which
- Figure 1 is a block diagram of the device according to the invention;
- Figures 2 and 3 are perspective views of two respective alternative embodiments of the resonant cavity containing the tube without electrodes, for the emission of ultraviolet radiation.

Sur le schéma de la figure 1, la référence 1 désigne un générateur micro-ondes de puissance appropriée, mais qui est généralement choisi égale à 1 200 watts en régime nominal. Ce générateur est excité par un modulateur 2 et délivre un rayonnement hyperfréquence dans un guide adapté 3, réuni à un isolateur 4, lui-même couplé par un autre guide 5 à une charge à eau 6. Le rayonnement présente usuellement une fréquence de 2.450 MHz. In the diagram in FIG. 1, the reference 1 designates a microwave generator of appropriate power, but which is generally chosen to be 1,200 watts at nominal speed. This generator is excited by a modulator 2 and delivers microwave radiation in a suitable guide 3, joined to an isolator 4, itself coupled by another guide 5 to a water charge 6. The radiation usually has a frequency of 2.450 MHz .

L'isolateur est également réuni par un troisième guide 7 à un moyen de couplage approprié (du genre iris ou antennes espacées d'une demie longueur d'onde) à une cavité résonante 8. Celle-ci contient sur sa plus grande partie, voire entièrement, un tube sans électrodes 9, enfermant un gaz sous pression et tel que l'effet de la composante 10 du champ électrique E créé dans la cavité 8 par le rayonnement de l'émetteur produise une émission d'un rayonnement ultraviolet, schématisée sur le dessin par les flèches ondulées, s'étendant dans un plan passant par l'axe du tube et perpendiculaire au petit côté de la cavité.Un organe d'accord 11 permet d'ajuster si nécessaire la fréquence dans la cavité 8 et en particulier d'amener celle-ci à la résonance selon un mode approprié, tel. qu'un ventre de champ électrique s'établisse selon la dimension longitudinale du tube 9 qui est égale à 20, voire 25 cm, en permettant ainsi l'émission homogène et régulièrement répartie du rayonnement ultraviolet. The isolator is also joined by a third guide 7 to an appropriate coupling means (of the iris type or antennas spaced half a wavelength) to a resonant cavity 8. This contains on its major part, or even entirely, a tube without electrodes 9, enclosing a gas under pressure and such that the effect of the component 10 of the electric field E created in the cavity 8 by the radiation of the transmitter produces an emission of ultraviolet radiation, shown diagrammatically on the drawing by the wavy arrows, extending in a plane passing through the axis of the tube and perpendicular to the short side of the cavity. A tuning member 11 makes it possible to adjust the frequency in the cavity 8 if necessary to bring it to resonance in an appropriate mode, such. that an electric field belly is established along the longitudinal dimension of the tube 9 which is equal to 20 or even 25 cm, thus allowing the homogeneous and regularly distributed emission of ultraviolet radiation.

Dans l'exemple illustré sur la figure 2, la cavité résonante 8 contenant le tube 9 présente une forme prismatique à section rectangulaire, dont le grand côté "a", correspond à l'ordre 0 du mode TE012, parallèle à la composante 10 du champ électrique E, les côtés "b" et "c" de la section correspondant aux ordres 1 et 2 du mode précédent. Le guide 7 par lequel le rayonnement micro-ondes est relié à la cavité 8 comporte une fente de couplage 12 appropriée.. En outre, la cavité 8, à l'opposé du guide 7, comporte une face ouverte 13 dans le plan de laquelle s'étend un fin grillage 14, permettant le passage selon les flèches 15 du rayonnement ultraviolet issu du tube 9 avec une faible altération, mais en s'opposant à la sortie du rayonnement hyperfréquence hors de la cavité où il reste donc confiné. In the example illustrated in FIG. 2, the resonant cavity 8 containing the tube 9 has a prismatic shape with rectangular section, the large side of which "a" corresponds to order 0 of the TE012 mode, parallel to the component 10 of the electric field E, the sides "b" and "c" of the section corresponding to orders 1 and 2 of the previous mode. The guide 7 by which the microwave radiation is connected to the cavity 8 has an appropriate coupling slot 12. In addition, the cavity 8, opposite the guide 7, has an open face 13 in the plane of which extends a fine mesh 14, allowing the passage along the arrows 15 of the ultraviolet radiation from the tube 9 with a slight alteration, but opposing the exit of the microwave radiation out of the cavity where it therefore remains confined.

Le rayonnement ultraviolet ainsi produit de manière homogène, selon toute la longueur du tube 9, délimite une bande continue 16 de même dimension, sur un matériau 17 à traiter, qui peut être amené à défiler selon le sens de la flèche 18 par tout moyen approprié (non représenté) pour permettre un traitement complet de l'ensemble de sa surface, par exemple pour le séchage d'une couche d'encre ou de vernis recouvrant celle-ci. The ultraviolet radiation thus produced in a homogeneous manner, along the entire length of the tube 9, delimits a continuous strip 16 of the same dimension, on a material 17 to be treated, which can be brought to pass in the direction of the arrow 18 by any suitable means (not shown) to allow a complete treatment of its entire surface, for example for the drying of a layer of ink or varnish covering it.

La figure 3 illustre une autre variante de la cavité 8, où celle-ci se présente sous la forme d'une enceinte dont la section est partiellement elliptique. Figure 3 illustrates another variant of the cavity 8, where it is in the form of an enclosure whose section is partially elliptical.

La paroi interne 19 de la cavité 8 est de préférence réalisée en un matériau réfléchissant pour le rayonnement ultraviolet produit, le tube 9 étant ici disposé parallèlement à une génératrice de l'enceinte à l'un des foyers de l'ellipse correspondante. La bande 16 délimitée sur le matériau en feuille 17, dans la région où se concentre le rayonnement ultraviolet est placée au second foyer de la même ellipse. On retrouve, dans cette variante, l'ouverture 13 fermée par le grillage 14 pour permettre comme dans le précédent exemple le confinement du rayonnement hyperfréquence mais la sortie des rayons ultraviolets.The internal wall 19 of the cavity 8 is preferably made of a reflective material for the ultraviolet radiation produced, the tube 9 here being arranged parallel to a generator of the enclosure at one of the focal points of the corresponding ellipse. The strip 16 delimited on the sheet material 17, in the region where the ultraviolet radiation is concentrated is placed at the second focus of the same ellipse. We find, in this variant, the opening 13 closed by the grid 14 to allow as in the previous example the confinement of microwave radiation but the exit of ultraviolet rays.

On obtient ainsi une source de rayonnement parfaitement adaptée aux traitements envisagés, de conception simple et d'un prix de revient sensiblement inférieur à celui des solutions connues dans la technique, nécessitant pour une même puissance fournie, une énergie micro-ondes largement plus réduite. Toutefois, il doit être entendu que l'invention ne se limite pas aux exemples décrits, mais en embrasse toutes les variantes à la portée de l'homme de l'art. A radiation source is thus obtained which is perfectly suited to the treatments envisaged, of simple design and of a cost price substantially lower than that of the solutions known in the art, requiring for the same power supplied, considerably reduced microwave energy. However, it should be understood that the invention is not limited to the examples described, but embraces all variants within the reach of ordinary skill in the art.

Claims

REVENDICATIONS

1. Procédé pour la création d'un rayonnement ultraviolet à partir d'une so-urce micro-ondes et d'un tube sans électrodes (91, disposé dans une cavité (8) excitée par au moins un générateur micro-ondes (1) et amenée à la résonance selon un mode approprié, caractérisé en ce qu'il consiste à orienter le champ électrique stationnaire polarisé (E), d'amplitude constante, parallèlement à l'axe du tube (9) à décharge et à surdimensionner la cavité de telle sorte que ce tube présente sa dimension longitudinale selon un ventre de résonance du mode excité dans la cavité. 1. Method for creating ultraviolet radiation from a microwave source and an electrodeless tube (91, disposed in a cavity (8) excited by at least one microwave generator (1 ) and brought to resonance according to an appropriate mode, characterized in that it consists in orienting the polarized stationary electric field (E), of constant amplitude, parallel to the axis of the discharge tube (9) and in oversizing the cavity so that this tube has its longitudinal dimension according to a resonance belly of the excited mode in the cavity.

2. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une cavité résonante (8), au moins un émetteur micro-ondes (1) débitant dans cette cavité, un moyen de couplage (7) entre la cavité et l'émetteur, un organe (11) pour ajuster l'accord en fréquence de la cavité et un tube allongé (9) sans électrodes contenant un gaz sous une pression donnée, placé dans la cavité selon la direction de la composante du champ électrique (E) pour le mode excité, la cavité (8) étant surdimensionnée de telle sorte que ladite composante présente un ventre de résonance selon la longueur du tube. 2. Device for implementing the method according to claim 1, characterized in that it comprises a resonant cavity (8), at least one microwave transmitter (1) delivering into this cavity, a coupling means (7 ) between the cavity and the transmitter, a member (11) for adjusting the frequency tuning of the cavity and an elongated tube (9) without electrodes containing a gas under a given pressure, placed in the cavity in the direction of the component of the electric field (E) for the excited mode, the cavity (8) being oversized so that said component has a resonance belly along the length of the tube.

3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la cavité (8) est prismatique et présente une section rectangulaire pour permettre l'exci- tation du mode TE012 du rayonnement hyperfréquence, le tube (9) étant disposé selon la direction d'ordre zéro du mode. 3. Device according to claim 2, characterized in that the cavity (8) is prismatic and has a rectangular section to allow the excitation of TE012 mode of microwave radiation, the tube (9) being arranged in the direction of mode zero order.

4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la cavité (8) est cylindrique, à section partiellement elliptique, le tube (9) étant disposé selon l'un des foyers de la cavité. 4. Device according to claim 2, characterized in that the cavity (8) is cylindrical, of partially elliptical section, the tube (9) being arranged according to one of the foci of the cavity.

5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la cavité (8) comporte une paroi réfléchissante polie (19), permettant de ft.caliser le rayonnement ultraviolet émis par le tube (9) à l'autre foyer de la cavité, excité sur le mode Tu010 du rayonnement hyperfréquence. 5. Device according to claim 4, characterized in that the cavity (8) comprises a polished reflecting wall (19), making it possible to ft.calize the ultraviolet radiation emitted by the tube (9) at the other focal point of the cavity, excited on the Tu010 mode of microwave radiation.

6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que la cavité (8) comporte un côté ouvert (13), parallèle au tube (9) et constitué par un grillage fin (1A', transparent au rayonnement ultraviolet émis par le tube et opaque au rayonnement hyperfréquence. 6. Device according to any one of claims 2 to 5, characterized in that the cavity (8) has an open side (13), parallel to the tube (9) and constituted by a fine mesh (1A ', transparent to radiation ultraviolet emitted by the tube and opaque to microwave radiation.

7. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte deux émetteurs micro-ondes de fréquence identique ou très voisine, l'écart de fréquences étant inférieur à la bande passante de la cavité résonante (8), de telle sorte que les effets de chaque émetteur soient additifs. 7. Device according to claim 2, characterized in that it comprises two microwave transmitters of identical or very similar frequency, the frequency difference being less than the passband of the resonant cavity (8), so that the effects of each transmitter are additive.

8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que la fréquence du rayonnement mlcro-ondes est choisie égale à 2 450 MHz, le tube monté dans la cavité présentant une longueur de 20 cm au moins. 8. Device according to any one of claims 2 to 7, characterized in that the frequency of the microwave radiation is chosen to be 2450 MHz, the tube mounted in the cavity having a length of at least 20 cm.

9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 8, caractérisé en ce que le ou les émetteurs micro-ondes sont à puissance variable et excitent la cavité résonante (8) par l'intermédiaire d'un isolateur (2) qui absorbe l'onde réfléchie par la cavité en protègeant le ou les émetteurs. 9. Device according to any one of claims 2 to 8, characterized in that the microwave emitter (s) are of variable power and excite the resonant cavity (8) by means of an isolator (2) which absorbs the wave reflected by the cavity by protecting the emitter (s).

10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'onde réfléchie par la cavité résonante (8), pendant les régimes transitoires d'excitation, est absorbée par une charge à eau (6). 10. Device according to claim 9, characterized in that the wave reflected by the resonant cavity (8), during the transient excitation regimes, is absorbed by a water charge (6).

11. Application du procédé selon la revendication 1 au traitement de matériaux, en déplacement relatif vis-à-vis du rayonnement ultra-violet produit. 11. Application of the method according to claim 1 to the treatment of materials, in relative displacement with respect to the ultraviolet radiation produced.