SFV - Societe Francaise du Vide

Vous lancer le groupe de pompage.

Au niveau de votre enceinte, que se passe-t-il dès lors que vous avez lancé votre pompage ?

Vous suivez, grâce à vos appareils de mesure (manomètres), la " descente en pression " comme disent les techniciens du vide. Pour de multiples raisons pratiques, vous avez tout intérêt à enregistrer votre pression p selon une courbe :

log(p) = f(log(t))

avec un module de logarithme de même dimension pour la pression et pour le temps.

Phase 2 :
La descente est rapide, voire spectaculaire. Vous êtes en régime laminaire. Ce sont les forces de frottement engendrées par la viscosité des gaz évacués qui interviennent.

Phase 3 :
Brusquement, tout au moins avec les échelles logarithmiques que vous avez choisies, vous observez un changement de pente. Tout devient plus lent.

Que s'est-il passé ?

Les gaz dans l'enceinte commencent à se raréfier au point que chaque molécule ne rencontre que les parois de l'enceinte et l'instrumentation installée à l'intérieur. Après chaque choc, la molécule est émise de nouveau dans n'importe quelle direction, ce qui ne facilite pas la tâche du groupe de pompage. D'où cette lenteur.

À quelle pression s'effectue ce changement de pente ?

C'est au moment où la dimension la plus petite de l'enceinte à vider, appelée quelquefois longueur caractéristique de l'enceinte, est de l'ordre de grandeur du libre parcours moyen des molécules du gaz résiduel de l'enceinte. Pour un tronçon de tube, la longueur caractéristique sera le diamètre.

Conséquence inattendue : plus votre enceinte sera grande, plus vous " descendrez " vite en pression. En effet, vous resterez plus longtemps en régime laminaire, à condition que la performance de votre groupe de pompage reste à peu près constante en fonction des pressions atteintes. Comme, dans ce régime, les molécules " s'entraident " par l'intermédiaire des frottements visqueux et vont toutes dans le même sens, l'évacuation se fera plus rapidement : le régime moléculaire sera atteint moins vite, moment où les molécules vont dans toutes les directions.

Notons que cette phase est liée très souvent à la désorption, les deux premières phases étant liées au pompage du volume de l'enceinte.

Phase 4 :
Cette phase n'existe pas toujours. Elle peut débuter au cours de la phase 1, 2 ou 3. Cette phase correspond à une introduction de gaz volontaire ou non (fuite). Le flux de gaz introduit correspond au flux de gaz évacué par le groupe de pompage.

Quand il y a une fuite sur l'installation, cette phase existe, avec plus ou moins d'instabilités, surtout en basse pression. Le fait que vous soyez en échelle logarithmique pour le temps dans vos relevés et non en échelle linéaire vous permet de bien faire la distinction entre fuite (phase 4) et descente en pression normale (phase 3).

Signalons le cas beaucoup plus rare d'une perméation détectable de gaz à travers de parois de membranes ou de joints qui donne le même genre de phénomène.

Naturellement, si vous chauffer une partie de l'enceinte ou toute l'enceinte, vous remontez en pression. A la fin du refroidissement, vous obtenez une pression plus basse que celle que vous aviez avant le chauffage.

Actuellement, le vide est nécessaire pour trois raisons principales, aussi bien dans l'industrie que dans les laboratoires de recherche :

1) La durée de vie d'un filament ou d'un aliment "sous vide", la qualité d'un substrat, d'une couche mince ou d'un échantillon dépend du nombre de molécules reçues provenant du gaz
environnant. Le paramètre important, c'est le nombre v de molécules qui frappent une unité de surface en une seconde. Ce nombre v, qui dépend de la pression p, doit être faible pour les
molécules des gaz qui polluent. Il peut aussi avoir une valeur déterminée pour une injection de gaz nécessaire au processus de l'élaboration d'un matériau industriel ou d'un échantillon en
laboratoire.

2) Les gaz, l'air en particulier, transmettent la chaleur grâce à leur conductibilité thermique. Aussi fait-on un vide d'isolement entre deux parois pour conserver un café chaud ou une boisson fraîche. Il en va de même pour l'azote liquide ou l'hélium liquide dans l'industrie ou les laboratoires.

3) La qualité d'un jet ou d'un faisceau (molécules, électrons, atomes, noyaux atomiques, particules élémentaires) dépend du nombre de molécules, d'atomes ou des constituants des atomes rencontrés. C'est donc le nombre n de molécules par unité de volume, nombre lié à la pression p, qui importe.

Le plus souvent, lorsqu'on aborde les problèmes de vide, vous entendez parler de 10^-4 ou encore de 10^-7, voire de 10^-9. Il s'agit de torr (sans "s") ou de millibar (toujours sans "s"), unités de pression. L'unité officielle dans le système international est le Pascal (Pa). Pour vos calculs et évaluations, vous risquerez moins d'erreur en restant dans ce système. Certains industriels "high-tech" commencent à utiliser le système international.