Qu’est-ce qu’une chambre à vide ?
Une chambre à vide est un récipient scellé conçu pour maintenir une pression atmosphérique interne extrêmement basse.
Il s’agit généralement d’une structure métallique en forme de boîte qui crée un vide en éliminant les gaz à l’intérieur. Elle est également appelée “conteneur à vide”.
Le vide protège les matériaux tels que les métaux et les plastiques de l’oxydation ainsi que de la corrosion, car l’oxygène et l’humidité sont pratiquement inexistants. L’utilisation d’une chambre à vide pour traiter des matériaux peut améliorer leur durabilité et leur qualité.
Toutefois, elle doit être utilisée dans le cadre d’une formation et d’un encadrement appropriés, car des variations extrêmement faibles ou soudaines de la pression de l’air peuvent être dangereuses. Il faut également veiller à la construction et à l’étanchéité de la chambre afin de minimiser les risques d’accidents ainsi que de fuites.
Utilisations des chambres à vide
Les chambres à vide sont des équipements utilisés dans une grande variété d’applications. En voici quelques exemples :
1. La recherche sur les matériaux
Les chambres à vide sont utilisées pour étudier les propriétés des matériaux. Dans le vide, les propriétés physiques des matériaux peuvent être étudiées sans l’influence des gaz ou de l’humidité. Les chambres à vide servent alors à évaluer la conductivité thermique et électrique ainsi que les propriétés élastiques.
Les chambres à vide sont également utilisées pour étudier le traitement de surface et la protection des matériaux contre l’oxydation. Elles sont souvent utilisées pour prévenir la corrosion superficielle et pour développer des technologies de revêtement. Dans certains cas, le comportement de dégradation et d’oxydation des matériaux est observé dans des conditions de vide afin d’évaluer la durabilité ainsi que la durée de vie.
2. Le traitement de surface
Le traitement de surface des matériaux peut être effectué à l’aide d’une chambre à vide. Entre autres, l’évaporation est un processus par lequel des métaux ou d’autres substances sont évaporés dans une chambre à vide. Cela permet de former un film mince uniforme sur la surface d’un substrat ou d’un matériau. Elle est largement utilisée dans les revêtements optiques et la fabrication de semi-conducteurs.
3. La fabrication de semi-conducteurs
Le vide est souvent nécessaire pour les processus de fabrication de semi-conducteurs. Le dépôt et la gravure sont parfois effectués sous vide.
Le dépôt est un processus dans lequel des gaz ou des vapeurs sont introduits dans des conditions de vide pour faire croître un film mince sur un substrat semi-conducteur. Il est utilisé dans la fabrication de dispositifs semi-conducteurs et la formation de circuits intégrés.
La gravure est un processus qui enlève les surfaces semi-conductrices par des moyens chimiques ou physiques dans le vide. Il est utilisé pour former des motifs fins et des structures de circuits.
Principe des chambres à vide
Une chambre à vide crée un vide en réduisant la pression atmosphérique à l’intérieur et en éliminant autant que possible la présence de gaz et de molécules de gaz. Le maintien du vide nécessite une pompe à vide, une meilleure étanchéité grâce à des joints et l’élimination des gaz.
Les pompes à vide sont utilisées dans les chambres à vide pour éliminer les gaz. Elles aspirent souvent les gaz dans la chambre et les rejettent dans l’air extérieur. Les types de pompes les plus courants sont les rotatives à huile, les turbomoléculaires et d’aspiration. Il est également important que la chambre à vide soit étanche.
Les joints tels que les fermetures et les fenêtres de la chambre sont rendus étanches par des matériaux tels que le caoutchouc, les joints toriques et les joints métalliques. La conception et l’étanchéité des de ceux-ci doivent être vérifiées.
Pour éliminer les gaz et les substances volatiles, des systèmes d’introduction et d’évacuation des gaz sont installés dans la chambre à vide. Cela permet de contrôler les gaz présents dans la chambre et de maintenir le vide.
Comment choisir une chambre à vide ?
Lors du choix d’une chambre à vide, il est important de tenir compte des facteurs suivants :
1. L’objectif de l’utilisation
Il convient tout d’abord de définir l’utilisation de la chambre à vide. Il est important de choisir une chambre qui corresponde à l’utilisation spécifique. Par exemple la recherche sur les matériaux ou la simulation de l’environnement spatial.
2. Le niveau de vide requis
Déterminez le degré de vide requis en fonction du processus ou de l’expérience à réaliser. Les plages de vide typiques vont de la pression atmosphérique au vide poussé (environ 10^-3Pa) et à l’ultravide (environ 10^-7Pa). Le système de pompe approprié et la conception de la chambre sont sélectionnés en fonction du vide requis.
3. Le volume et les dimensions
Le volume et les dimensions de l’enceinte sont choisis en fonction de la taille de l’échantillon et de l’équipement à utiliser. Il convient de s’assurer que l’espace disponible est suffisant et que la taille ainsi que la forme de l’échantillon peuvent être prises en compte.
4. Les matériaux et l’étanchéité
Le matériau et l’étanchéité de la chambre sont aussi des facteurs importants. Il convient de choisir des matériaux durables et étanches, ainsi que des matériaux de scellement appropriés pour garantir l’étanchéité des joints et des raccords. Les chambres à vide sont généralement fabriquées en acier inoxydable.