Comment fonctionnent les systèmes de vide très poussé ?
Principes de fonctionnement du vide très poussé
La frontière entre les zones de vide poussé et très poussé ne peut pas être définie précisément par rapport aux méthodes de travail. Dans la pratique, la frontière entre les deux zones est due au fait que les pressions de la zone de vide poussé peuvent être obtenues à l'aide des pompes, vannes, joints et autres composants habituels, alors que pour les pressions de la zone de vide très poussé, une autre technologie et des composants de construction différente sont généralement nécessaires. La « frontière » se situe à quelques 10-8 mbar. Par conséquent, les pressions inférieures à 10-7 mbar doivent généralement être associées à la zone de vide très poussé.
Dans la zone de vide très poussé, la densité du gaz est très faible et est fortement influencée par le taux de dégazage des parois du réservoir et par les plus petites fuites au niveau des joints. De plus, en lien avec une série d'applications techniques importantes permettant de caractériser la zone de vide très poussé, le temps de monocouche (voir également l'équation 1.21) est généralement devenu important. Il s'agit du temps τ qui s'écoule avant qu'une couche mono-moléculaire ou monoatomique ne se forme sur une surface initialement parfaitement nettoyée et exposée aux particules de gaz. En supposant que chaque particule de gaz qui arrive sur la surface trouve un emplacement libre et y reste, la formule suivante est pratique pour τ
p en mbar
Par conséquent, dans la zone de vide très poussé (p < 10-7 mbar), le temps de formation de la monocouche est de l'ordre de quelques minutes à quelques heures ou plus, et donc de la même durée que celle nécessaire aux expériences et aux procédés sous vide. Les exigences pratiques qui en découlent sont devenues particulièrement importantes dans le domaine de la physique des solides, par exemple pour l'étude des couches minces ou la technologie des tubes électroniques.
Différences entre les systèmes de vide poussé et de vide très poussé
Un système de vide très poussé diffère d'un système de vide poussé habituel pour les raisons suivantes :
a) le taux de fuite est extrêmement faible (utilisation de joints métalliques),
b) le dégagement de gaz des surfaces internes du réservoir de vide et des composants qui y sont fixés (par exemple les tubes de raccordement, les vannes, les joints) peut être considérablement réduit,
c) des moyens adaptés (pièges à froid, déflecteurs) sont prévus pour empêcher les gaz, les vapeurs ou leurs produits de réaction provenant des pompes utilisées d'atteindre le réservoir de vide (pas de refoulement).
Pour réunir ces conditions, les différents composants utilisés dans les appareils de la zone de vide très poussé doivent être étuvables et extrêmement étanches. L'acier inoxydable est le matériau privilégié pour les composants de la zone de vide très poussé.
La construction, la mise en service et le fonctionnement d'un système de vide très poussé exigent également une attention particulière, de la propreté et, surtout, du temps. L'ensemble doit être approprié, c'est-à-dire que les différents composants ne doivent pas du tout être endommagés (par exemple par des rayures sur les surfaces d'étanchéité travaillées avec précision). Fondamentalement, chaque appareil de la zone de vide très poussé nouvellement assemblé doit être testé pour détecter les fuites à l'aide d'un détecteur de fuites à l'hélium avant d'être utilisé. Le contrôle des joints démontables (raccords à bride), des joints en verre et des joints soudés ou brasés est particulièrement important. Après les tests, l'appareil de la zone de vide très poussé doit être étuvé. Ceci est nécessaire pour les appareils en verre aussi bien que pour les appareils en métal. L'étuvage s'étend non seulement au réservoir de vide, mais aussi fréquemment aux pièces qui y sont fixées, notamment aux jauges à vide. Les différentes étapes de l'étuvage, qui peut durer plusieurs heures pour un grand système, ainsi que la température d'étuvage sont déterminées en fonction du type d'usine et de la pression limite requise. Si, après le refroidissement de l'appareil et les autres mesures nécessaires (par exemple le refroidissement des pièges à froid ou des déflecteurs), la pression limite ne semble pas être atteinte, il est recommandé de répéter le test d'étanchéité avec un détecteur de fuites à hélium. Des informations détaillées sur les composants, les méthodes d'étanchéité et les jauges à vide sont fournies dans notre catalogue.
Principes fondamentaux de la technologie du vide
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Références
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Symboles du vide
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Glossaire des symboles couramment utilisés dans les schémas en technologie du vide pour représenter visuellement les différents systèmes de pompage, leurs types de pompes et les pièces qui les composent
Glossaire des unités
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Aperçu des unités de mesure et des symboles utilisés en technologie du vide, ainsi que des équivalents modernes des unités historiques
Références et sources
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Références, sources et autres ouvrages à consulter concernant les connaissances fondamentales sur la technologie du vide
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