Technologie du vide

La technologie du vide regroupe l'ensemble des solutions pour produire, réguler et mesurer le vide.

Le marché mondial des technologies du vide s'élève à 4 milliards d'euros.

Matériel

Pompe à vide

On choisit la pompe en fonction de différents paramètres, le volume à pomper, les matériaux composants la chambre à vide (à cause d'un coefficient de désorption), le type de gaz à pomper, mais aussi en fonction de la gamme de vide que l'on veut obtenir:

• vide grossier
• vide primaire
• vide secondaire
• ultra vide
• vide absolu (impossible à obtenir. Et qui d'ailleurs n'existe même pas dans l'Espace.)

Voici différents types de pompes à vide:

• pompes à palettes (lubrifiées ou sèches), pour vide primaire,
• pompe à piston, pour vide primaire,
• pompe à anneau liquide, pour vide primaire,
• pompe Roots, pour vide primaire,
• pompe à membrane, pour vide primaire,
• pompes turbomoléculaires, moléculaires et hybrides, pour vide secondaire, elle peuvent être conventionnelles sur roulements à billes ou sans contact sur paliers magnétiques,
• pompe à diffusion, pour vide secondaire,
• piège à froid, ou pompe cryogénique.
• pompe ionique, pour l'ultra vide.
• pompe à évaporation de titane pour l'ultra vide.

Jauge à vide

• 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 (Bayart-Alpert)

Vanne

• Vanne à papillon
• Vanne a soufflet
• vanne à boisseau sphérique (pour vide primaire)
• Vanne à tiroir......

Bride et joints toriques

Les matériaux et les systèmes de fixations dépendent de la qualité du vide que l'on veut obtenir, sachant que les fixations font varier la qualité de l'étanchéité du système et que les matériaux font varier les coefficients de désorbtions.

En vide primaire sont utilisées des matières organiques tel que le viton (en général de couleur verte) et le perbunan (en général de couleur noire). Attention les couleurs peuvent varier mais ce sont des couleurs assez standardisées.

Le viton est plus perméable à l'hélium.

Le perbunan a une durée de vie plus courte que le viton (craquèlement du joint dû aux ultraviolets).

En vide secondaire, ce sont les métaux qui sont favorisés (cuivre, indium).

De DN 10 (diamètre nominal) à DN 63 on parle de standard ISO-KF, au dessus on parle de standard ISO-K.

Détecteur de fuite

Voir détection de fuite

• à gaz traceur hélium

Méthode de détection de fuite à très haute sensibilité. Son principe s’appuie sur la spectrométrie de masse calée sur l'hélium. Trois modes possibles : aspersion (globale ou localisée), test (global) sous vide et test en reniflage (global ou localisé). Cette technique est plus généralement destinée aux applications à haute sensibilité.

• à gaz traceur hydrogène

Son principe s’appuie sur un capteur électronique sensible à l'hydrogène. Le gaz traceur utilisé est un mélange inoffensif d'hydrogène à 5% et d'azote à 95%. Deux modes de test possibles : reniflage et accumulation. Cette technique est particulièrement destinée aux applications industrielles ou de terrain (réseaux de distribution de fluides).

• à gaz traceurs réfrigérants

Pour les applications de réfrigération et de climatisation pour lesquelles le gaz se trouve déjà à l'intérieur des composants dont on cherche à mesurer l'étanchéité. Plusieurs techniques existent dont l'utilisation d'une source infra rouge et d'un capteur mesurant l’absorption du rayonnement infra rouge par le gaz traceur.

Applications

Les applications principales des technologies du vide

• le semiconducteur
• le nucléaire
• les satellites
• les afficheurs plats
• le verre isolant (low e)
• les couches décoratives
• les couches réfléchissantes
• les couches dures
• les couches magnétiques
• les matériaux composites
• les filtres optiques
• les cellules photovoltaïques
• les instruments d'analyse (spectromètre....)
• les grands instruments scientifiques (accélérateurs de particules....)
• les dispositifs d'éclairage conventionnels ou basse consommation
• les dispositifs de remplissage
• la distillation basse température sous vide
• l'élaboration de certains matériaux
• la construction d'ouvrages (ponts coulés sous vide)
• la fabrication de voilier en résine
• la manutention de charges lourdes à l'aide de ventouses.
• technique de freinage ferroviaire (frein à vide)

Utilisations du vide

Le vide est utilisé notamment pour le revêtement de pièces utilisées en Formule 1, pour réaliser certains alliages, pour la fabrication des circuits intégrés, pour la mécatronique...

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.