Gaz à très basse pression

Une enceinte sous vide ou chambre à vide est une boîte, un volume, en général construit en métal, dans laquelle on abaisse la pression du gaz qui s’y trouve au-dessous de la pression atmosphérique pour y effectuer une opération scientifique, technologique ou industrielle. Il en résulte que les dimensions et les formes de ces enceintes sont extrêmement variées : on réalise des fours (de fusion, de dégazage, de traitements thermiques, etc.), des installations de revêtements et de dépôts, de lyophilisation, de séchage, d’imprégnation, d’isolation thermique (conteneur de fluides cryogéniques), de simulation spatiale, de recherche en physique fondamentale, etc.

Les plus petites enceintes ont des dimensions de quelques millimètres (ampoules électriques, composants électroniques, etc.) et sont très souvent scellées sous vide.

Les plus grandes ont plusieurs mètres de diamètre et plusieurs kilomètres de longueur (par exemple, anneaux du CERN ou chambre de simulation spatiale de la NASA qui mesure 40 m de hauteur avec un diamètre de 22 m engendrant un volume de 15 200 m ³ , soit 20 t d’air à extraire à chaque opération et près de 200 kg d’eau).

La nature physico-chimique des transformations réalisées à l’intérieur de ces enceintes, une fois le vide effectué au niveau requis, est très variable et les opérations qui s’y déroulent peuvent entraîner des technologies de constructions complexes (phénomènes de métallisation par vaporisation par exemple). Quelquefois, l’enceinte est mise sous vide pour évacuer l’air et la vapeur d’eau qui s’y trouvent et les remplacer par un gaz de procédé sous dépression ou sous pression (ambiance chimiquement inerte, recuit en atmosphère contrôlé, etc.). Cette opération de mise sous vide est souvent préférable (rapidité et coût) à une opération de balayage car on désorbe mieux les diverses couches de gaz absorbées sur les parois ; malheureusement, le niveau de vide à atteindre et sa qualité ne sont pas toujours faciles à prévoir.

Comme dans toutes installations industrielles, la réalisation d’une enceinte sous vide est un compromis entre différents facteurs dont le coût n’en est pas le moins important. Dans le cas d’installation où la robustesse est recherchée, le métal l’emportera sur le verre surtout réservé au laboratoire.

La construction des enceintes fait appel à une technologie un peu particulière car la nature, ayant horreur du vide, livre un combat de tous les instants pour y rétablir la pression atmosphérique. Nous examinerons donc ici un certain nombre de règles de conception et de réalisation pour parvenir au but recherché.

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