Qu’est-ce qu’un manomètre à vide ?
Un manomètre à vide est un instrument de mesure de la pression qui mesure la pression négative en dessous de la pression atmosphérique.
Il existe trois types de manomètres : les manomètres à pression, les manomètres composés et les manomètres à vide. Ces instruments diffèrent par la gamme de pressions qu’ils peuvent mesurer : les manomètres à pression ne peuvent mesurer que la pression positive, les manomètres composés peuvent mesurer une gamme limitée de pressions positives et négatives, et les manomètres à vide ne peuvent mesurer que la pression négative.
Il faut donc veiller à ne pas utiliser les manomètres à vide pour mesurer autre chose qu’une pression négative, car cela peut entraîner des dysfonctionnements.
Utilisations des manomètres à vide
Les manomètres à vide sont utilisés dans les espaces de gravure au plasma dans les équipements de fabrication de semi-conducteurs, en métallurgie, en synthèse organique et dans d’autres installations expérimentales. D’autres utilisations incluent les équipements à faisceau d’ions, les équipements d’évaporation et les installations de traitement où la propreté de la surface est requise.
Pour les opérations où l’air est retiré de la tuyauterie et où un vide est créé puis rempli de gaz, les manomètres à vide sont utilisés pour mesurer le degré de vide. L’installation d’un nouveau climatiseur est un cas d’utilisation familier.
En remplissant la tuyauterie du climatiseur uniquement avec du gaz de refroidissement, le climatiseur peut fonctionner sans dysfonctionnement.
Principe des manomètres à vide
Il existe trois méthodes principales pour mesurer la pression du vide : les phénomènes mécaniques, les phénomènes de transport de gaz et les phénomènes d’ionisation des gaz.
1. Phénomènes mécaniques
Les mesures utilisant les phénomènes mécaniques peuvent être effectuées à l’aide de manomètres à tube en U, de jauges à vide McLeod, de jauges à vide à membrane, de jauges à vide à tube de Bourdon et de jauges à vide à poids mort.
Manomètres à tube en U
Il s’agit d’un manomètre différentiel dans lequel l’une des extrémités d’un tube en U en verre est mise sous vide et scellée. Il est capable de lire la différence de pression des gaz à partir de la hauteur de la colonne de liquide produite par la différence de pression et ne dépend pas du type de gaz. Il peut donc mesurer des valeurs absolues de pression.
Jauge à vide McLeod
Les manomètres à colonne de liquide de mercure sont utilisés pour mesurer la pression des manomètres à vide. Ils sont équipés d’un mécanisme qui comprime le gaz pour dilater la pression, ce qui permet de mesurer la pression absolue.
Vacuomètre à membrane
Système qui lit mécaniquement, optiquement ou électriquement l’ampleur de la déformation causée par la pression sur un diaphragme.
2. Phénomènes de transport de gaz
Les manomètres à vide à conductivité thermique sont des manomètres à vide qui utilisent le phénomène de transport des gaz. Ils utilisent la propriété selon laquelle la conductivité thermique des gaz varie en fonction de la pression.
Il existe de nombreux types de jauges à vide à conduction thermique, notamment les jauges à vide Pirani, les jauges à vide à thermistance et les jauges à vide à thermocouple. Il est important de noter que les jauges à vide à conductivité thermique sont davantage affectées par le rayonnement thermique que par la conductivité thermique à vide poussé. Par conséquent, les jauges à vide à conduction thermique présentent l’inconvénient de ne pas pouvoir être utilisées pour mesurer le vide poussé.
Les jauges à vide Pirani sont des instruments de mesure qui détectent les changements de résistance électrique. Un courant passe à travers un mince fil de résistance en platine et la variation de la résistance du platine due à la chaleur perdue par les collisions des molécules de gaz est détectée par un circuit en pont.
3. Phénomènes d’ionisation des gaz
Cette méthode utilise le phénomène d’ionisation des gaz pour mesurer le vide. Il en existe plusieurs types, dont les jauges à vide à ionisation par cathode chaude, les jauges à vide à ionisation par cathode froide et les jauges à vide à radiation.
Jauge à vide à ionisation thermocathode
La cathode chaude émet des électrons thermiques qui ionisent le gaz et les ions produits sont mesurés.
Jauge à vide à ionisation à cathode froide
Cette méthode utilise une décharge à cathode froide pour ioniser un gaz et mesurer les ions produits.
Jauge à vide à rayonnement
Mesure les ions produits par le rayonnement.
Comment choisir un manomètre à vide
Comme il existe de nombreux types de manomètres à vide, il est nécessaire de choisir le manomètre à vide adapté à l’objectif visé. Le niveau de vide de l’espace sous vide à mesurer peut être classé comme vide faible, vide moyen, vide élevé ou ultra-vide.
- Vide faible : 105 Pa à 102 Pa
- Vide moyen : 102Pa à 10-1Pa
- Vide poussé : 10-1Pa à 10-5Pa
- Vide très poussé : 10-5Pa à 10-8Pa
- Vide extrêmement poussé : 10-8Pa ou moins
Les manomètres à mercure à tube en U et les jauges à vide à membrane peuvent mesurer le vide faible. Les vacuomètres McLeod peuvent mesurer le vide haut et le vide bas.
Les jauges à vide Pirani mesurent dans la plage de vide faible à moyen, tandis que les jauges à vide à ionisation mesurent dans la plage de vide moyen à ultra-haut.