Mise en oeuvre du traitement par micro-ondes

Maintenant que nous avons mis en évidence que les micro-ondes permettaient de réchauffer suffisamment un morceaux de bois pour atteindre une température permettant d’éliminer la mérule, la difficulté est de faire entrer une maison dans un micro-onde.

Comment irradier les parties en bois d’une maison ?

Écrit par Agathe Cazade le . Publié dans Mise en oeuvre du traitement par micro-ondes

Des prototypes ont déjà été mis en place, à l'Université de Padoue en Italie par exemple, pour tuer les mauvaises herbes dans les sols. En effet, les applications de chauffage par micro-ondes semblent bien connues et sont décrits dans de nombreuses publications. Une application très prometteuse de chauffage aux micro-ondes dans l'agriculture est de remplacer les produits chimiques toxiques, dangereux et nuisibles à l'environnement utilisés pour contrôler la végétation, tel que décrit dans de nombreux articles et brevets.

 

Suite à nos recherches, il suffirait de canaliser les micro-ondes émises par le magnétron d’un four domestique au moyen d’un guide d’onde pour les focaliser sur les morceaux de bois. Trouver une explication des dimensions de ce guide compréhensible à notre niveau, n’a pas été simple.

 

Un guide d’onde se présente en fait sous la forme d’un tube métallique dans lequel l’onde et son énergie se propage dans l’air du guide par multiple réflexion sur les parois. Dans la majeure partie des applications industrielles que nous avons rencontrées, la section est rectangulaire, donc nous avons opté pour cette solution. Dans ces guides d’ondes les dimensions sont choisies pour que le champ électrique soit perpendiculaire aux deux grands côtés du guide, maximum au centre et nul au niveau des deux petits côtés.

 

Les dimensions du guide d’onde sont normalisées selon la fréquence d’utilisation. La longueur a conditionne la propagation. Pour un côté inférieur à la longueur d’onde dite de coupure, l’onde ne peut plus se propager (onde évanescente). Le phénomène de transfert d’énergie par ricochet au-delà de la longueur d’onde de coupure, conditionne la longueur d’onde dans le guide, appelée longueur d’onde guidée. 

Dans un guide rectangulaire, la relation liant la longueur d’onde en espace libre et la longueur d’onde guidée est la suivante :

 

Plusieurs sources nous ont conduit à envisager des dimensions intérieures du guide de 86 mm x 43 mm, ce que nous avons décidé de mettre en œuvre comme sur le schéma ci-dessous.

 Ensuite, nous avons ajouté un cône pour appliquer les micro-ondes sur le bois, donc la dimension semble n’avoir a priori comme incidence que la diminution de l’intensité qui décroît avec la surface irradiée (I = P/S).

 

Ce dispositif étant en cours de construction, nous n’avons pas encore pu le tester. Mais nous nous doutons que la taille d’une poutre risque d’être un facteur délicat à gérer : le temps d’exposition devra peut être plus important. De plus dans un micro-onde, il y a de multiple réflexion des ondes sur les parois, ce qui limite leur perte. Ainsi peut être sera-t-il nécessaire de disposer une plaque métallique derrière la poutre même si l’apparition d’ondes stationnaires ne permettra pas une amplitude uniforme des ondes ?

Comment protéger les personnes et les matériels ?

Écrit par Lucien Brissard le . Publié dans Mise en oeuvre du traitement par micro-ondes

En 2011 une branche de l’OMS (CIRC) a classé toutes les ondes électromagnétiques dans la catégorie 2B (catégorie reposant sur la pertinence des preuves scientifiques) comme «agents peut-être cancérigènes pour l’homme » mais cette qualification reste peu satisfaisante. Le manque de preuves scientifiques évidentes est à déplorer en parallèle avec la recrudescence des téléphones portables ainsi que de la wifi, etc.

Pour se protéger des micro-ondes, il existe la cage de Faraday. Le principe est de couvrir l’élément ou la zone à protéger d’un grillage en fil métallique conducteur. Si la taille du maillage est d’un dixième de la longueur d’onde frappant la cage, le champ électromagnétique est absorbé à 95 %. Les 100 % d’absorption ne sont possibles qu'avec une tôle métallique, ce qui est le cas d’un sous-marin avec lequel il est effectivement difficile de communiquer.

On peut évidemment augmenter cette efficacité en mettent un sous multiple plus petit, en fonction des impératifs, de sécurité, et de visibilité. Pour la porte d'un four à micro-ondes par exemple, les trous sont de l’ordre de 2 mm, alors que la longueur d’onde vaut 122,4 mm.

Une mesure des fuites au niveau d’un four à micro-ondes a donné une puissance au maximum de 2,0 mW.cm-2, alors que la législation impose moins de 5mW.cm-2.

Nous avons voulu vérifier ces affirmations trouvées dans la littérature.

 

Protocole expérimental :

Nous avons placé des morceaux de pains identiques dans un four à micro-ondes pendant une même durée à la même place en faisant varier les conditions « de protection ». Les différentes cages réalisées sont parallélépipédiques, de tailles très voisines. Nous avons mesuré leur température initiale et leur température à la sortie du four à micro-ondes au bout de 20s, au centre du morceau de pain.

Résultats obtenus :

 

 

 

Tableau 5 : mesure de la température atteinte par différents morceaux de pain

 

Conclusion : On peut donc effectivement constater que plus le maillage d’une cage de Faraday est petit devant la longueur d’onde, plus l’intérieur de celle-ci est protégé des ondes.

Ainsi pour protéger les humains qui auraient à utiliser le dispositif décrit au C-1), il serait donc indispensable d’utiliser une cage de Faraday dans lequel ont peut se réfugier ou encore un vêtement à base d’un maillage le plus fin possible. Il existe en effet des vêtements anti-ondes qui sont comparables à une armure de chevalier (en fer blanc). Ils sont constitués des fils métalliques conducteurs très fins tissés dans le tissu. Cela crée un maillage comme la cage de Faraday.

Dans les habitations la mérule peut coloniser des bois contenant des métaux conducteurs comme des clous ou encore de poutres métalliques. Si le rayon de courbure R de ces objets métalliques est faible, ce qui est le cas pour des pointes, l’effet de pointe est un inconvénient car il est à l’origine d’arcs électriques, c'est-à-dire de ionisations du milieu qui devient conducteur suite à un champ électrique très élevé. C’est un problème majeur sur lequel nous n’avons pas encore eu le temps de travailler, même si nous avons pu l’observer dans notre micro-onde et l’étudier théoriquement.