Technologie du vide
La technologie du vide regroupe l'ensemble des solutions pour produire, réguler et mesurer le vide. Elle permet l'accès à des pressions inférieures à la pression atmosphérique et a de nombreuses applications industrielles. Cette technologie implique la création d'enceintes étanches, desquelles sont extraits les gaz qui s'y trouvent. La pression est réduite jusqu'à approcher le vide, caractérisé par l'absence de toute matière.
En pratique le vide parfait n'est pas atteignable, on parle de "qualité du vide" pour préciser la gamme de pression atteinte.
Principales technologies
Pompe à vide
La pompe est choisie en fonction de différents paramètres : le volume à pomper, les matériaux composant la chambre à vide (selon leur taux de désorption), le type de gaz à extraire, ou encore la gamme de vide (vide poussé ou non) que l'on veut obtenir.
Jauge à vide
Les jauges à vide sont des manomètres permettant de mesurer les très basses pressions[1]. Il en existe plusieurs types :
- Jauge piezo-électrique ;
- Jauge capacitive à membrane ;
- Jauge à themocouple (désormais souvent remplacée par les jauges de Pirani) ;
- Jauge de Pirani et micropirani ;
- Jauge à ionisation à cathode froide (jauge de Penning) ;
- Jauge à ionisation à cathode chaude (en) (Bayart-Alpert).
Vanne
La vanne est un mécanisme séparant plusieurs sections de tuyau, permettant d'obstruer ou de laisser libre la circulation d'un fluide[2].
- Vanne à papillon
- Vanne à soufflet
- Vanne à boisseau sphérique (pour vide primaire)
- Vanne à tiroir
Bride et joints toriques
Les types de matériaux et les systèmes de fixations choisis jouent sur la qualité du vide obtenu : la qualité des fixations influence l'étanchéité du système et les taux de désorption varient selon les matériaux.
En vide primaire (100 – 0,1 Pa, voir Vide (physique)), des matières organiques telles que le fluoroélastomère et le butadiène-acrylonitrile sont utilisées. Le fluoroélastomère est plus perméable à l'hélium et a une durée de vie plus longue (résistance aux ultraviolets).
En vide secondaire (0,1 - 10–6 Pa), les métaux (cuivre, indium) sont préférés.
Le standard ISO-KF régit les brides de diamètre nominal 10 à 63 mm et le standard ISO-K les brides de diamètres supérieurs.
Détecteur de fuite
- Détecteur à gaz traceur hélium
- Détecteur à gaz traceur dihydrogène
- Détecteur à gaz traceurs réfrigérants
Applications
Le vide est utilisé dans de nombreux domaines : revêtement de pièces, réalisation de certains alliages, fabrication de circuit intégré, mécatronique, etc.
La technique du vide est aussi appliquée dans l'industrie de la fonderie des métaux non ferreux, afin d'accroître la qualité des pièces injectées et d'augmenter le rendement des installations en diminuant les rebuts. Elle permet notamment d'obtenir une structure interne des pièces plus homogène et sans présence d'inclusions d'air, ce qui garantit le succès des opérations d'usinage, et permet aussi l'obtention des meilleurs états de surface après moulage.
Les applications principales des technologies du vide sont :
- semi-conducteurs ;
- nucléaire ;
- satellites ;
- écrans plats ;
- verres isolants basse émissivité ;
- traitement de surface ;
- matériaux composites ;
- filtres optiques ;
- cellules photovoltaïques ;
- instruments d'analyse (spectromètres) ;
- instruments de recherche scientifique (accélérateurs de particules) ;
- dispositifs d'éclairage conventionnels ou basse consommation ;
- dispositifs de remplissage ;
- distillation sous vide à basse température ;
- élaboration de certains matériaux ;
- construction d'ouvrages d'art (ponts coulés sous vide) ;
- manutention de charges lourdes à l'aide de ventouses ;
- technique de freinage ferroviaire (frein à vide).
Réalisations
Le Grand collisionneur de hadrons (LHC) est un des plus grands systèmes à vide au monde. Il utilise trois systèmes à vide pour que les particules puissent être accélérées dans un milieu aussi vide que l'espace interplanétaire et pour l'isolation thermique des parties cryogéniques. Le LHC travaille dans le domaine de l'ultravide : le vide d'isolation, avec un volume de 15 000 m3, est à 10−6 mbar et le vide des tubes de faisceau est entre 10–10 et 10−11 mbar. Il utilise plus d'un millier de jauges à vide, un pompage cryogénique et des matériaux spécifiques[3].
Organisations et événements liés au sujet des technologies du vide
En France, il existe un « Salon du vide » et une revue, la Gazette du vide, consacrés aux technologies du vide.
Une association thématique et professionnelle a été créée dans les années 1930 sous le nom de « Société Française des Ingénieurs et Techniciens du Vide » (SFITV), reconnue d'utilité publique en 1957 puis rebaptisée en 1973 « Société française du vide ». Elle a eu 70 ans en 2015, ce qui en ferait selon ses membres la plus ancienne des sociétés savantes et professionnelles consacrées au vide dans le monde[4]. Cette association regroupe des techniciens et des ingénieurs qui promeuvent, enseignent et diffusent les sciences et les techniques du vide[4].
Notes et références
- Cet article est partiellement ou en totalité issu de l'article intitulé « Technique du vide » (voir la liste des auteurs).
- « jauge », dictionnaire Larousse (consulté le ).
- « vanne », dictionnaire Larousse (consulté le ).
- « Du vide à l’ultravide – le CERN fait le plein de technologies », sur home.cern, Organisation européenne pour la recherche nucléaire (consulté le ).
- Poirson, J. M., La gazette du vide [PDF], 16 p.
Voir aussi
Bibliographie
- Leroux, C. et Jacquot, P. (2009), Applications des technologies du vide aux traitements thermiques et aux traitements de surface, Traitement thermique, 397, 34-42.
- Rommel, Guy (1995), Notions de base en technique du vide, éd. SFV (Société française du vide) ; ouvrage réédité et enrichi avec Nelly Rouvière.
- Tomasini, L. (2001), Les traitements de surface sous vide, Revue de métallurgie ; cahiers d'information technique, 98(4), 411-418 (résumé).
- Tomasini, L. (2001), Vacuum surface treatments, Revue de Métallurgie, 98(4), 411-419 (résumé).
