L'invention a trait au domaine de la stérilisation de bouchons ou de cols de récipients.

Plus particulièrement, l'invention se rapporte à une méthode et un système de décontamination de bouchons ou de cols de récipients permettant de traiter de manière optimale l'ensemble des surfaces de ces bouchons ou cols.

Des récipients tels des tubes, pots, flacons, briques alimentaires en carton ou bouteilles PET (Téréphtalate de Polyéthylène) sont le plus souvent destinés à contenir des produits de consommation courants, par exemple des boissons, des produits pharmaceutiques ou cosmétiques. Des récipients, tels que des bouteilles (notamment en PET) sont typiquement obtenus via un procédé d'étirage soufflage à partir d'ébauches, par exemple de préformes ou de récipients intermédiaires ayant auparavant déjà subi une première opération de formage. Les ébauches ainsi que les bouchons des récipients sont initialement stockés dans un environnement non stérile.

Les briques alimentaires en carton comportent quant à elles un dispositif de bouchage, composé d'un col rapporté, fermé par un capuchon. La fabrication d'une brique comprend généralement une étape de collage du col au niveau d'une ouverture située sur une des faces de la brique. Généralement, ces briques, leurs cols, ainsi que les bouchons qui leur sont destinés sont eux aussi initialement disposés dans un environnement non stérile. Par conséquent, avant tout remplissage et fermeture des récipients, ces derniers, leurs cols, ainsi que leurs bouchons doivent préalablement subir un procédé de décontamination dans une chambre de stérilisation.

Une solution connue consiste à pulvériser un agent stérilisant sur les surfaces internes des bouchons, des cols et des récipients, par exemple du peroxyde d'hydrogène (H ₂ 0 ₂ ) et à provoquer son évaporation par action thermique. Une telle solution nécessite de pulvériser l'agent sur l'intégralité des surfaces des récipients, des cols et bouchons, cependant certaines surfaces restent difficilement atteignables. Par ailleurs, les récipients/cols/bouchons doivent être exposés à l'agent durant un temps prédéterminé à la fois suffisamment long pour assurer une stérilisation efficace, mais aussi suffisamment court afin de limiter tout endommagement par échauffement, risquant de détériorer ces surfaces. Enfin, un tel procédé nécessite, selon les cas, une étape de rinçage afin de s'assurer que toute trace du produit a été éliminée. Une telle solution implique des temps de traitements rallongés et s'avère complexe à mettre en œuvre.

D'autres méthodes connues consistent à effectuer l'étape de stérilisation des récipients via un bombardement d'électrons accélérés sur leurs surfaces. Ces méthodes permettent de briser les liaisons ADN de tout microorganisme, ou de créer des particules secondaires qui vont ensuite réagir avec les cellules microbiennes, conduisant ainsi à leur élimination.

Contrairement à la voie chimique, ces méthodes ne nécessitent pas d'étape de rinçage et ne laissent aucune trace résiduelle potentielle d'agent chimique. En outre, l'utilisation de faisceau d'électrons à faible énergie (inférieure à 1 MeV) permet de limiter les interactions avec la matière de l'objet à décontaminer. A titre d'exemple, le document JPH06142165 propose d'irradier par un faisceau d'électrons de faible énergie un objet de forme complexe, tel qu'un bouchon. Des électrons accélérés forment ce faisceau d'électrons, dont certains rentrent en collision avec des molécules de gaz du milieu irradié, engendrant alors des électrons éparpillés. Après propagation, le faisceau d'électrons, composé d'électrons directs et éparpillés, atteint alors les surfaces de l'objet et les stérilise. Les surfaces de l'objet irradiés induisent par ailleurs des électrons réfléchis et/ou secondaires permettant de stériliser les surfaces qui ne sont pas directement irradiées.

Cependant, l'utilisation d'un faisceau de faible énergie implique un courant de faisceau (c'est-à-dire une courant anodique) de faible valeur, le plus souvent de l'ordre d'une dizaine de mA. Ces valeurs de courant étant faibles, la quantité d'électrons accélérés s'avère limitée, de même que leur pénétration dans la matière (quelques m) et leur rétrodiffusion. Afin de garantir l'élimination complète de tout microorganisme, une dose minimale d'électrons doit être produite. Par conséquent, afin de déposer une dose létale d'électrons suffisante sur la surface de l'objet à traiter, généralement de l'ordre de la dizaine de kGy, un temps de traitement de plusieurs secondes est couramment nécessaire. Le temps de traitement d'un objet irradié est un paramètre particulièrement critique. En effet, un temps prolongé d'exposition d'un objet à un rayonnement électronique risque d'engendrer des effets indésirables sur l'objet, à savoir une décoloration, une dégradation, des phénomènes de réticulation, ou encore des migrations d'odeurs. Les solutions de l'état de l'art n'arrivent cependant que partiellement à limiter ces problèmes.

Un objet de la présente invention est de remédier à l'ensemble des inconvénients précités.

Un autre objet de la présente invention est de traiter l'ensemble des surfaces de bouchons ou de cols de récipients à formes complexes, présentant des zones ne pouvant être traitées directement par un faisceau électronique incident.

Un autre objet de la présente invention est de réduire le temps de décontamination des bouchons ou des cols de récipients à formes complexes, tout en améliorant l'efficacité de traitement, c'est-à-dire le taux de réduction bactériologique, sur les surfaces de ces bouchons ou cols de récipients.

A cet effet, il est proposé, selon un premier aspect, une méthode de décontamination de bouchons ou de cols de récipients par bombardement électronique, chaque bouchon comprenant un toit, un corps en saillie à partir d'un bord périphérique du toit, ce corps présentant une ouverture à l'opposé du toit, des nervures en saillie à partir d'une face interne du corps et/ou d'une face interne du toit, chaque col comprenant des nervures et une ouverture, les nervures présentant des zones d'ombre, cette méthode comprenant:

une opération de défilement ou positionnement des bouchons et/ou cols de récipients face à une fenêtre de bombardement électronique, l'ouverture des bouchons et/ou cols de récipients étant tournée vers cette fenêtre ;

- une opération de bombardement électronique des bouchons et/ou cols de récipients, lors du défilement ou positionnement des bouchons et/ou cols de récipients devant la fenêtre ;

le bombardement étant réalisé au moyen d'un champ électrique puisé comprenant une série d'impulsions électriques de fréquence, de durée et d'intensité prédéterminées de sorte à obtenir des électrons primaires et des électrons rétrodiffusés, permettant respectivement la décontamination de zones apparentes et de zones d'ombres des bouchons ou des cols.

Diverses caractéristiques supplémentaires peuvent être prévues, seules ou en combinaison :

- la fréquence est comprise dans un intervalle entre 50 et 500 Hertz ;

la fréquence des impulsions électriques est de 100 Hertz ;

la durée des impulsions électriques est comprise dans un intervalle entre 5 et 250 nanosecondes ;

- la durée des impulsions électriques est de 10 nanosecondes ;

l'intensité des impulsions électriques est comprise entre 1 et 20 kiloampères ;

l'intensité des impulsions électriques est de 5 kiloampères.

Selon un deuxième aspect, il est proposé un système de décontamination de bouchons ou de cols de récipients par bombardement électronique, chaque bouchon comprenant un toit, un corps en saillie à partir d'un bord périphérique du toit, ce corps présentant une ouverture à l'opposé du toit, des nervures en saillie à partir d'une face interne du corps et/ou d'une face interne du toit, chaque col comprenant des nervures et une ouverture, les nervures présentant des zones d'ombre, ce système comprenant:

des moyens de défilement ou positionnement des bouchons ou des cols de récipients face à une fenêtre de bombardement électronique, l'ouverture des bouchons ou des cols de récipients étant tournée vers cette fenêtre ;

des moyens de bombardement électronique des bouchons ou des cols de récipients, lors du défilement ou positionnement des bouchons ou des cols de récipients devant la fenêtre, au moyen d'un champ électrique puisé comprenant une série d'impulsions électriques de fréquence, de durée et d'intensité prédéterminées de sorte à obtenir des électrons primaires et des électrons rétrodiffusés, permettant respectivement la décontamination de zones apparentes et de zones d'ombres des bouchons ou des cols. Avantageusement, ce système comprend un dispositif de transport des bouchons accolés les uns aux autres, selon un chemin de transport et une vitesse prédéterminés. Avantageusement, dans ce système, le dispositif de transport est réalisé par un ensemble de rails.

D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront à la lumière de la description de modes de réalisations, faite ci-après en référence aux dessins annexés dans lesquels

la figure 1 illustre un système comprenant un canon à électrons selon un mode de réalisation ;

la figure 2 illustre un agrandissement d'une partie du système comprenant le canon à électrons selon un mode de réalisation ; - la figure 3 illustre une vue en coupe agrandie du système comprenant le canon à électrons selon un mode de réalisation ; la figure 4 illustre une vue en coupe d'un bouchon de récipient, ainsi que les différentes trajectoires d'électrons issus d'un faisceau d'électron puisé ;

- la figure 5 illustre une vue en coupe d'un col de récipient, ainsi que les différentes trajectoires d'électrons issus d'un faisceau d'électron puisé.

Sur la figure 1 est représenté un système 1 comprenant un canon à électrons, permettant de générer un flux d'électrons de forte intensité. Avantageusement, le flux d'électrons généré en sortie de ce canon est un flux/faisceau d'électrons puisé, servant à bombarder des bouchons 2 et/ou des cols de récipients en vue de leur décontamination. On décrit ici différents modes de réalisations appliqués aux bouchons 2, mais il est entendu que ces modes sont tout aussi applicables aux cols de récipients précités. Ces bouchons 2 défilent à l'aide d'un dispositif de transport 3 dans une chambre de stérilisation 4, c'est-à-dire une enceinte fermée et stérile comprenant le canon à électrons puisés. Par défilement, on entend ici un transport temporel continu. Selon un autre mode de réalisation, les bouchons 2 sont positionnés dans la chambre de stérilisation 3 de manière séquentielle, c'est-à-dire pas à pas, par exemple via le dispositif de transport 3. La réalisation de l'ensemble de ces éléments est décrite en détail par la suite.

La figure 2 est un détail à échelle élargie de la zone II représentée sur la figure 1. On observe sur cette figure les bouchons 2 de récipients, le dispositif de transport 3 et la chambre de stérilisation 4 précédemment mentionnés. Selon divers modes de réalisations, le flux/faisceau d'électrons en sortie du canon est formé par un ensemble d'électrons, ces derniers étant accélérés via l'application d'une différence de potentiel entre deux électrodes, respectivement une cathode et une anode. La cathode est disposée dans un espace fermé 5, par exemple une enceinte sous « vide », c'est-à-dire à une pression de très faible valeur, par exemple inférieure à 10 ^"5 bars, assurée par un dispositif de pompage.

Avantageusement, la création d'un tel vide prévient la collision potentielle des électrons avec des molécules de gaz, risquant alors d'engendrer pour ces électrons une perte d'énergie. Le dispositif de pompage est relié à l'espace fermé par l'intermédiaire d'une tubulure 6. L'anode constitue quant à elle une des faces externes de l'espace fermé sous vide. Le flux d'électron peut être émis, à titre d'exemple en direction de l'anode par une cathode à émission explosive, cette cathode et l'anode étant constitutive d'une diode. La cathode à émission explosive constitutive de la diode, peut à titre d'exemples non- limitatifs être réalisée en graphite, en acier inoxydable, en cuivre, en carbone ou tout autre matériau connu pour la réalisation de ce type d'électrode. Avantageusement, cette cathode ne comprend pas de filament.

Par opposition aux diodes à filament, l'utilisation d'une diode à cathode à émission explosive présente comme avantages :

de fournir de plus fortes densités de courant, et donc des doses d'électrons plus importantes pour la décontamination d'objets ; - d'émettre sur une large surface (ex : 200 cm ² ), d'assurer une distribution plus homogène des électrons indépendamment de la forme d'un filament ;

de ne pas nécessiter la mise en place d'un dispositif de chauffage pour l'émission des électrons ;

- de ne pas présenter une durée de vie dépendante d'un filament, (rupture du filament), empêchant alors toute émission d'électrons ; de ne pas présenter de risque de court-circuit interne à la diode, induit par une particule détachée de matière, extraite notamment du filament, et interrompant temporairement l'émission électronique. La figure 3 est une vue en coupe de la figure 2. On observe sur cette figure les bouchons 2 de récipients, le dispositif de transport 3, la chambre de stérilisation 4, ainsi que l'anode 7 assurant à la fois la fermeture, donc l'isolation, de l'espace sous vide et la formation d'une fenêtre 8 de bombardement électronique.

L'anode 7 est disposée en aval vis-à-vis de la cathode selon le sens de déplacement des électrons et réalisée sous la forme d'un bloc de métal conducteur, par exemple du cuivre.

Afin de laisser passer les électrons accélérés dans l'atmosphère, celle-ci est percée en son centre et recouverte d'une fine feuille 9 métallique, typiquement d'une épaisseur de l'ordre de quelques dizaines de pm, pouvant par exemple être réalisée en titane ou en aluminium. L'épaisseur de la feuille 9 métallique est choisie de manière à rendre étanche le vide entre la cathode et l'anode 7, tout en permettant aux électrons accélérés provenant de la cathode, et impactant cette feuille de la traverser.

L'anode 7 ainsi réalisée constitue une fenêtre 8 de bombardement électronique permettant le passage des électrons accélérés entre le vide 10 de l'espace fermé et un milieu extérieur 11, par exemple gazeux, tel l'air ambiant. Avantageusement, la manière dont le bloc de métal conducteur de l'anode 7 est percé conditionne la forme du faisceau d'électron qui traverse la surface de la feuille métallique 9 de l'anode 7. Ainsi, la forme du faisceau d'électrons et donc de l'ouverture de la fenêtre 8 de bombardement électronique peut être choisie selon différentes géométries, à titre d'exemples non limitatifs sous forme rectangulaire, circulaire ou encore annulaire.

A titre d'exemple, la figure 3 illustre une ouverture, et donc une fenêtre 8, rectangulaire. En outre, afin que la feuille 9 de la fenêtre 8 de bombardement électronique ne cède pas sous la différence de pression entre le vide 10 et le milieu extérieur 11 (relative par exemple à la pression atmosphérique extérieure) :

selon un mode de réalisation, on choisit une épaisseur de feuille 9 et une ouverture de fenêtre 8 apte à garantir sa rigidité, par exemple des ouvertures sous forme de stries ;

- selon un autre mode de réalisation, la surface de l'anode 7 peut être réalisée de manière courbée vers l'intérieur de l'espace fermé sous vide 10. On veillera de plus, pour la raison précédente, à maintenir la feuille 9 recouvrant l'anode 7 à une température suffisamment basse, via la mise en place de moyens de refroidissement appropriés non représentés. L'anode 7 peut par exemple être conçue de manière à comporter des zones de dissipation thermique, ou encore être refroidie en faisant circuler le long de cette dernière un fluide de refroidissement au travers de canaux.

Avantageusement, le faisceau d'électron obtenu en sortie du canon à électron est suffisamment homogène pour traiter l'ensemble des surfaces apparentes de l'objet à traiter. A titre d'exemple, la surface de la fenêtre 8 de bombardement électronique est dimensionnée de manière à couvrir une surface sensiblement supérieure à la surface apparente du fond d'un bouchon 2 centré vis-à-vis de cette fenêtre 8.

Le canon à électron comprend par ailleurs des moyens d'alimentation, permettant d'établir une différence de potentiel entre l'anode 7 et la cathode, afin d'accélérer les électrons émis par la cathode. La cathode est par exemple alimentée par une source d'énergie électrique (non représentée) tandis que l'anode 7 est reliée à la masse. Selon divers modes de réalisations, afin de générer un flux d'électrons puisés en sortie du canon à électrons, on utilisera une source d'énergie électrique continue, par exemple une alimentation haute tension couplée à des moyens permettant d'emmagasiner l'énergie électrique par exemple un stockage capacitif ou inductif.

A titre d'exemple on utilise un transformateur Tesla couplé à une ligne de mise en forme PFL (acronyme anglais de « Puise Forming Line »), ou tout autre dispositif de conditionnement de puissance par exemple un générateur de Marx. Avantageusement, un commutateur permet de contrôler la durée d'impulsion (puise) de l'énergie électrique du faisceau, emmagasinée durant une période de charge du canon à électron. Ce commutateur est couplé à un conducteur, disposé dans une gaine d'isolation. A titre d'exemple, sur la figure 1, le conducteur dans sa gaine d'isolation, se rapporte à la partie courbée 12 du système 1. Le conducteur est relié à la cathode de la diode du canon électron, et assure la jonction entre la cathode et le transformateur, par l'intermédiaire du commutateur, alimentant ainsi la diode par une tension puisée. Une différence de potentiel est ainsi créée entre la cathode et l'anode 7, permettant l'accélération des électrons émis par la cathode dans le vide 10.

On obtient donc en sortie de la fenêtre 8 de bombardement électronique, un flux d'électron puisé de forte intensité. Avantageusement, l'utilisation d'un mode puisé couplé avec un faisceau d'électrons à faible énergie (inférieur à 1 MeV), permet par opposition à un mode continu, de réduire les contraintes d'isolation électriques du canon à électrons et de diminuer par conséquent son encombrement. A titre d'exemple, une isolation électrique efficace du transformateur et du conducteur est effectuée via une isolation par huile, et un blindage d'acier ou de plomb de faible épaisseur.

Avantageusement, le faisceau d'électron puisé obtenu en sortie du canon à électron est utilisé pour bombarder des bouchons 2 de récipients de formes complexes permettant ainsi leur décontamination de tout microorganisme. On entend ici par bouchon de forme complexe, tout bouchon comportant des zones d'ombres, c'est-à-dire des zones ne pouvant être atteintes directement par des électrons diffusés incidents.

Dans les modes de réalisations décrits par la suite, les électrons obtenus en sortie du canon à électron sont diffusés dans de l'air (milieu extérieur 11) et les bouchons 2 traités dans ce même milieu. Cependant, il est entendu que tout autre milieu 11 gazeux ou sous vide peut être utilisé pour la diffusion des électrons et la décontamination des bouchons 2.

Selon divers modes de réalisation, des bouchons 2 de formes complexes sont amenés dans une chambre de stérilisation 4, face à la fenêtre 8 de bombardement électronique du canon électronique, l'ouverture des bouchons étant tournée vers cette fenêtre 8. On entend par chambre de stérilisation un espace fermé, hermétique et stérile comprenant des moyens de stérilisation/décontamination. Par exemple, en référence aux figures 2 et 3, cette chambre 4 est réalisée à l'aide de surfaces 13 métalliques isolantes (ex : plomb, acier) constitutives d'un volume cylindrique dont l'axe de révolution est centré autour de l'anode 7. Ce volume est percé de manière à comprendre une ouverture 14 d'entrée et des une ouverture 15 de sortie traversées par le dispositif 3 de transport de bouchons 2, permettant ainsi leur acheminement sous la fenêtre 8 de bombardement électronique formée par l'anode 7. La chambre de stérilisation 4 est ainsi, dans ce mode de réalisation, constitutive du système 1 comprenant un canon à électrons. Selon d'autres modes de réalisation, la chambre de stérilisation 4 est indépendante du système comprenant 1 un canon à électrons et comprend en son intérieur une partie ou l'ensemble de ce système 1.

Selon un mode de réalisation illustré sur la figure 3, les bouchons

2 défilent latéralement et selon un unique sens, parallèlement et en aval de la fenêtre 8 de bombardement électronique de l'anode 7. La flèche 16 indique à titre d'exemple un sens de défilement latéral des bouchons 2. Sur cette figure, les bouchons 2 sont accolés les uns aux autres, et défilent selon un chemin de transport et une vitesse prédéterminés, grâce à un dispositif 3 de transport préétabli, ici un ensemble de rail sur lesquels glissent les bouchons 2. Les bouchons 2 peuvent défiler le long de ces rails sous l'effet de la gravité ou encore à l'aide de moyens mécaniques (roues, poussoirs) ou pneumatiques (soufflettes).

Avantageusement, un tel système de rail permet de garantir que l'ouverture des bouchons 2 des récipients est bien tournée vers la fenêtre 8 de bombardement électronique du canon à électrons, lors du défilement des bouchons 2 sous celle-ci. Cependant, tout autre dispositif de transport 3 permettant d'assurer cette disposition de bouchons 2 pourrait être utilisé, à titre d'exemple non limitatif un dispositif de transport pneumatique. Selon un autre mode de réalisation, les bouchons 2 sont positionnés pas à pas sous la fenêtre 8 de bombardement électronique.

Avantageusement, les bouchons 2 de récipients défilant (ou positionnés) devant la fenêtre 8 de bombardement électrique subissent une opération de bombardement par le faisceau électronique puisé généré en sortie du canon à électrons. La figure 4 illustre une vue en coupe d'un bouchon 2 circulaire de récipient, ainsi que différentes trajectoires d'électrons issus du faisceau d'électron puisé en sortie de la fenêtre 8 de bombardement électronique, les trajectoires de ces électrons permettant la décontamination de zones spécifiques du bouchon 2. Par ailleurs, il est entendu que la description de ce type de bouchon 2 est fournie ici à titre d'exemple. En effet, les différents modes de réalisations décrits s'appliquent aussi bien à d'autres types de bouchons à formes complexes, par exemple des bouchons de type « sport » ou encore des capsules à goupille. Un bouchon de forme complexe, tel celui illustré sur cette figure, comprend typiquement :

un fond 17 plan, également dénommé « toit »,

un corps 18 de filets (internes et/ou externes) à partir d'un bord périphérique du toit 17, ce corps 18 présentant une ouverture à l'opposé du toit 17,

des nervures 19 en saillie à partir d'une face interne du corps 18, généralement des parties saillantes à visser ou/et encliqueter, prévues pour venir en contact avec l'extérieur du col du récipient, - une jupe 27 faisant partie d'une bande d'inviolabilité, disposée sur la face interne du corps 18,

des nervures 20 en saillie à partir d'une face interne du toit 17, typiquement une saillie annulaire supportant une lèvre d'étanchéité.

Selon divers modes de réalisation, le bouchon 2 est un bloc monomatière pouvant être réalisé en Polyéthylène téréphtalate (PET), en polyéthylène haute densité (PEHD) ou en Polypropylène (PP) ou tout autre polymère thermoplastique. Ce type de bouchon 2 comprend des zones d'ombres 21, c'est-à-dire des surfaces ne pouvant être atteintes directement par un faisceau de particules incident, à titre d'exemples les zones en contrebas des parties saillantes du corps 18, de la jupe 27 et du toit 17 du bouchon 2 selon le sens de déplacement des particules.

Le faisceau d'électrons puisé en sortie du canon à électron subit une diffusion en direction des bouchons 2 qui défilent (ou sont positionnés pas à pas) devant la fenêtre 8 de bombardement électronique. La diffusion des électrons est conditionnée par le milieu de propagation. Ainsi, dans une mode de réalisation, lorsque la chambre de stérilisation 4 est réalisée sous un milieu extérieur 11 vide, les électrons issus du canon à électrons constituent un faisceau diffusé de manière rectiligne, et atteignent directement par l'ouverture les surfaces du bouchon 2 à forme complexe, stérilisant en premier lieu les surfaces apparentes internes atteintes par exemple le toit 17 du bouchon ou les surfaces internes de son corps 18.

Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 3, la propagation des électrons est considérée dans un milieu extérieur 11 gazeux (notamment de l'air) de préférence stérile. Dans un milieu gazeux, une partie des électrons issus du canon à électrons se diffuse directement en direction des surfaces apparentes du bouchon 2, tandis qu'une autre partie d'électrons de ce faisceau subi des phénomènes de rétrodiffusion dans l'air. Ces phénomènes de rétrodiffusion, se rapportent à des collisions entre les électrons et les particules du milieu extérieur 11 gazeux de diffusion, par exemple des interactions élastiques engendrant des déflections, c'est-à-dire des modifications des angles de diffusions des électrons sans pertes (ou minimes) d'énergies. La flèche 22 de la figure 4 représente à titre d'exemple la trajectoire d'un électron subissant à deux reprises une diffusion élastique dans le milieu extérieur 11 de propagation gazeux, c'est-à- dire des modifications de directions de propagations sans pertes d'énergie cinétique. Les électrons issus de la fenêtre 8 de bombardement électronique, diffusés de manière rectilignes ou déviés dans le milieu extérieur 11 gazeux, impactent alors en fonction de leurs trajectoires certaines zones spécifiques du bouchon 2, ces zones se rapportant à des surfaces apparentes du bouchon 2. Ces électrons sont par la suite désignés comme électrons primaires.

Avantageusement, le faisceau d'électrons primaires est suffisamment homogène pour impacter l'ensemble des surfaces apparentes du bouchon 2.

En fonction des trajectoires des électrons primaires différents phénomènes physiques sont alors observés :

une partie des électrons primaires pénètrent dans la matière du bouchon 2, et se diffusent jusqu'à être absorbés. On observe alors une augmentation de la dose d'électrons dans la matière, jusqu'à une épaisseur de pénétration maximale, fonction de la densité de matière du bouchon 2 et de l'énergie des électrons. On entend ici par dose, la quantité d'énergie provenant des électrons absorbée par la matière. Cette absorption d'énergie résulte notamment d'un transfert d'énergie des électrons vers les atomes de la matière via des collisions inélastiques. Par ailleurs, la distribution de la dose d'électrons n'est pas progressive dans l'épaisseur de la matière : cette distribution dépend de la pénétration des électrons dans la matière. La pénétration des électrons dans la matière est d'autant plus importante que l'énergie des électrons est élevée et/ou que la densité de la matière de l'objet irradié est faible ; une partie des électrons primaires est directement réfléchie à la surface du bouchon 2, résultant de collisions élastiques ou inélastiques avec des particules constitutives de la matière du bouchon 2. On désigne couramment ce phénomène physique sous le terme de rétrodiffusion d'électrons, également connu sous la dénomination anglaise « back-scattering ». A titre d'exemple, le médaillon gauche de la figure 4 illustre par agrandissement les différentes trajectoires 23, 24, 25, 28 possibles d'un électron rétrodiffusé en surface du bouchon 2. L'électron rétrodiffusé peut lui-même être diffusé de manière directe (trajectoire rectiligne sans déviation), telle la trajectoire 24, ou à nouveau subir une ou plusieurs collisions élastiques dans le milieu extérieur 11 de propagation gazeux comme pour les trajectoires 23,25, 28. La trajectoire 28, permet notamment d'atteindre et donc décontaminer une zone d'ombre située sous la jupe 27 ;

certains électrons pénètrent dans la matière, se diffusent dans celle-ci, puis subissent une ou plusieurs collisions élastiques avant d'en ressortir. Ce phénomène physique se rapporte lui aussi à une situation de rétrodiffusion des électrons primaires. Le nombre de réflexions, donc d'interactions des interactions avec les atomes de la matière du bouchon 2, ainsi que la probabilité d'en ressortir, sera d'autant plus grand que l'énergie cinétique, donc la vitesse des électrons est élevée. Notamment, les collisions élastiques des électrons primaires dans la matière, s'apparentent à de très faibles pertes d'énergies de ces derniers, augmentant leur probabilité de rétrodiffusion. Par opposition une succession de collisions inélastiques conduit rapidement à une perte d'énergie cinétique des électrons et par conséquent leur absorption par la matière. A titre d'exemple illustratif, le médaillon de droite représente un agrandissement de la trajectoire 26 d'un électron primaire incident sur le bouchon 2. Cet électron présente initialement une trajectoire non-déviée entre la fenêtre 8 d'émission électronique et une surface apparente du bouchon 2, pénètre, puis se diffuse dans la matière du bouchon 2, subit ensuite successivement deux réflexions conduisant finalement à sa rétrodiffusion dans le milieu gazeux. Selon un mode de réalisation, le faisceau d'électrons puisé en sortie du canon à électron permet aussi de décontaminer des cols de récipients qui défilent (par exemple via un convoyeur) ou sont positionnés pas à pas devant la fenêtre 8 de bombardement électronique. Ces cols peuvent par exemple être partie intégrante d'une préforme, d'une bouteille, d'un tube ou encore collés sur une brique d'emballage. Selon divers modes de réalisation, le col est un bloc mono-matière pouvant être réalisé en Polyéthylène téréphtalate (PET), en polyéthylène haute densité (PEHD) ou en Polypropylène (PP) ou tout autre polymère thermoplastique.

La figure 5 illustre un exemple de mode de réalisation de décontamination d'un col 30 de récipient. Sur cette figure est représenté une vue en coupe d'un récipient circulaire comprenant une épaule 29 et un col 30 disposé en amont. L'ouverture du col 30 est tournée vers la fenêtre 8 de bombardement électronique. Avantageusement, différentes trajectoires d'électrons issus du faisceau d'électron puisé en sortie de la fenêtre 8 de bombardement électronique (non représentée), permettent la décontamination de zones spécifiques du col 30 de récipient.

Le col 30 de récipient illustré est de forme complexe et comprend des éléments suivants :

une collerette 31 extérieure ;

un anneau 32 de transfert extérieur ;

des filets 33 extérieurs ;

une ouverture ou buvant 34 ;

- une surface interne 35, ici une surface plane.

La collerette 31, l'anneau 32 de transfert et les filets 33 forment tous des nervures (hélicoïdales dans le cas des filets 33) en saillie, quoique d'extensions radiales diverses.

Ce type de col 30 comprend aussi des zones 21 d'ombre, c'est-à- dire des surfaces ne pouvant être atteintes directement par un faisceau de particules incident, à titre d'exemples les zones en contrebas de la collerette 31, de l'anneau 32 de transfert, et des filets 33. Le buvant 34 et la surface interne 35 s'apparentent quant à eux à des zones apparentes du col 30, c'est-à-dire à des zones pouvant être directement atteintes par un faisceau d'électron primaire issu de la fenêtre 8 de bombardement électronique. On observe tout comme dans le cas de la décontamination des bouchons les phénomènes physiques suivants :

une partie des électrons primaires pénètrent dans la matière du col 30, et se diffusent jusqu'à être absorbés. Les zones apparentes du col 30, par exemples son buvant 34 et sa surface interne 35 sont alors décontaminées ;

une partie des électrons primaires est directement réfléchie sur les différentes surfaces du col 30 et/ou du récipient, résultant de collisions élastiques ou inélastiques avec des particules constitutives de la matière du bouchon 30 et/ou du récipient. Les trajectoires 36, 37, 38, 39 illustrent des exemples de trajectoires d'électrons rétrodiffusés dans l'air et subissant des collisions élastiques sur le col 30 ou le récipient. On note par exemple que la trajectoire 39 permet d'atteindre la zone d'ombre 21 en contrebas de la collerette 31 via une collision élastique sur l'épaule 29 du récipient suivie ensuite d'une rétrodiffusion, résultant d'une collision des électrons avec des particules du milieu de propagation ; une partie des électrons pénètrent dans la matière, se diffusent dans celle-ci, puis subissent une ou plusieurs collisions élastiques avant d'en ressortir. Cette situation n'est pas illustrée ici, mais demeure similaire à celle décrite pour le médaillon droite de la figure 4.

Ainsi, les électrons primaires permettent de décontaminer les parties apparentes du col 30, tandis que les zones d'ombres 21 sont décontaminées à l'aide des électrons rétrodiffusés

Avantageusement, les électrons rétrodiffusés permettent d'atteindre par leurs trajectoires les zones d'ombres du bouchon 2 et/ou du col 30, et présentent une énergie suffisamment élevée pour être absorbés par la matière de ces zones, permettant ainsi leurs décontaminations. En effet, l'utilisation d'un flux d'électron puisé permet à la fois d'obtenir un flux d'électrons de forte intensité, assurant le dépôt d'une dose létale suffisante dans les zones d'ombres, sans pour autant dégrader les surfaces apparentes exposées au faisceau d'électron primaire : le temps d'exposition du bouchon 2 et/ou du col 30 au bombardement électronique est en effet réduit au minimum possible. En outre, il convient de noter que plus un matériau comporte des atomes lourds, plus le nombre d'électrons rétrodiffusés par ce matériau augmente. Une décontamination de bouchons et/ou de cols de récipients à formes complexes par rétrodiffusion d'électrons est donc particulièrement avantageuse, pour des bouchons et/ou des cols de récipients réalisés en matières PET, PEHD ou PP.

Un exemple d'un ensemble de paramètres relatif au canon à électrons, permettant d'obtenir un flux d'électrons puisé et une rétrodiffusion d'électrons aptes à décontaminer des bouchons 2 et/ou des cols de récipients de formes complexes est donné ci-dessous. Afin d'illustrer les avantages des modes de réalisations décrits précédemment, ces paramètres sont comparés vis-à-vis d'une configuration se rapportant à l'état de la technique courant, utilisant un flux d'électrons continu pour la décontamination. L'état de la technique considéré est ici un canon à électrons à balayage utilisant un faisceau d'électrons continu pour décontaminer des bouchons. On fait ici l'hypothèse que le temps de traitement total pour décontaminer un bouchon avec un tel canon est de 1 seconde afin d'apporter une dose létale suffisante d'électrons et traiter l'ensemble des zones d'ombres. On applique une différence de potentiel de 250 kV aux bornes d'une diode à filament de ce canon permettant d'obtenir un courant anodique de 50 mA. On considère à titre d'exemple un flux continu d'électrons irradiant un bouchon pendant une durée de 1ms afin de calculer la dose d'électrons reçue par le bouchon durant cet intervalle.

Concernant les modes de réalisations du canon à flux d'électrons puisés de la présente demande, les paramètres configurables de ce canon sont les suivants : le nombre de puises, la durée d'impulsion d'un puise, la tension de décharge appliquée aux bornes de la diode, le courant de l'anode de la diode, la fréquence des émissions des puises. Dans cet exemple, on utilise 10 puises de 10 ns, générés à une fréquence de 100 Hz, en appliquant une différence de potentiel de 250 kV aux bornes de la diode avec un courant anodique de 5kA. Par ailleurs, le temps de recharge du canon à électrons avant de pouvoir générer un nouveau puise est ici d'environ 10 ms.

Enfin on prendra pour hypothèse, un bouchon d'une masse de 3g et comportant un coefficient de rétrodiffusion η de 0.07%. Les résultats obtenus sont rassemblés dans le tableau ci-après. Exemple de mode de Etat de l'art: flux

Paramètres réalisation: flux d'électrons d'électrons puisé continu

N: Nombre de puises 10 1

Tpulse: Durée d'impulsion

10 1000000 (unité: ns, nanosecondes)

_ l: Courant de décharge anodique

5 0,00005 (unité: kA, kiloampère)

U: Tension de décharge

250 250 (unité: kV, kilovolt)

m: Masse bouchon

3 3

(unité: g, gramme)

Texpo: Temps d'exposition total du

bouchon au flux d'électrons 0,0001 1

(unité: ms, milliseconde) ;

Texpo= N*Tpulse

Tcharge: Temps de charge

du canon à électrons 9,99999 0

(unité: ms, milliseconde) ;

T-traitement: Temps de traitement total

d'un bouchon (unité: ms, milliseconde) ; 100 1000 T-traitement=(Tpulse+Tcharge)*N

Nmax: Nombre maximal

de bouchons traités par heure: 36000 3600

Nmax=3600/T-traitement

E: Energie transmise (unité: Joule, J)

125 12,5 E= N*U*I*T

D: Dose reçue (unité: kilogray, kGy)

41,66666667 4,166666667 D=E/M

Qpulse: Quantité d'électricité par puise

(unité: Coulomb, C) ; 5,00E-05 5,00E-05 Qpulse= l*Tpulse

Qtot: Quantité d'électricité totale

(unité: Coulomb, C) ; 5,00E-04 5,00E-05 Qtot=Qpulse*N

n.: Coefficient de rétrodiffusion

0,07 0,07 de la matière du bouchon (%)

Qretro: Quantité d'électricité rétrodiffusée

(unité: Coulomb, C) ; 3,50E-05 3,50E-06 Qretro= n*Qtot L'exemple donné ci-dessus illustre plusieurs avantages résultant de l'utilisation d'un canon à électrons puisés. Notamment, l'utilisation d'un courant anodique de valeur beaucoup plus élevé que celui employé dans l'état de l'art, permet des temps d'irradiations très courts tout en permettant la distribution d'une dose d'électrons beaucoup plus élevée, ici dix fois plus que dans l'état de la technique. Ainsi, la quantité d'électricité associée aux électrons rétrodiffusés est aussi plus élevée et permet de décontaminer correctement les zones d'ombres du bouchon. Par opposition, les doses d'électrons reçus dans l'état de l'art étant plus faibles, il en est de même pour la quantité d'énergie d'électrons rétrodiffusés, ce qui limite fortement le traitement des zones d'ombres. De plus, on observe que l'utilisation d'un flux d'électrons puisé permet des durées de traitement beaucoup plus courtes et donc la décontamination d'un nombre de bouchon beaucoup plus élevé durant une même période temporelle.

Des travaux expérimentaux en vue de décontaminer des bouchons et/ou des cols de récipients à formes complexes, ont conduit à identifier des valeurs de doses d'électrons permettant un traitement efficace de ces bouchons et/ou cols de récipients. Préférentiellement, les valeurs de ces doses se situent, dans un intervalle compris entre 15 et 50 kGy.

Ainsi, selon divers modes de réalisations, d'autres combinaisons de paramètres peuvent être choisis en complément de l'exemple précédent, permettant d'obtenir des doses d'électrons situées dans cet intervalle. Le tableau ci-dessous spécifie la gamme de ces paramètres :

Intervalle Intervalle

Paramètres Exemple

large restreint

N: Nombre de puises 5 à 200 10 à 100 10

Tpulse: Durée d'impulsion

5 à 250 10 à 125 15

(unité: ns, nanosecondes)

h Courant de décharge anodique

là 20 2 à 10 3,5

(unité: kA, kiloampère)

U: Tension de décharge

75 à 500 200 à 300 250

(unité: kV, kilovolt)

f: fréquence des puises

50-500 100 à 200 100

(unité: Hz, Hertz) En outre, selon divers modes de réalisation, afin de pouvoir encore diminuer le temps de décontamination des bouchons et/ou des cols de récipients, une pluralité de canons à électrons puisés peuvent être utilisés simultanément. L'utilisation en parallèle de plusieurs canons étant connu de l'homme du métier, ce mode de réalisation permet notamment de pouvoir encore diminuer la durée d'application d'un puise sur l'objet à traiter.

Avantageusement, les modes de réalisations précédemment décrits permettent de fournir un procédé de décontamination de bouchon et/ou de cols de récipients efficace (diminution des temps de traitement), et compatible avec des hautes cadences, robuste, et garant de la non- dégradation des bouchons et/ou des cols de récipients (décoloration, réticulation, migrations d'odeurs).