Les techniques du vide

De très nombreux scientifiques, physiciens, chimistes ou biologistes se sont intéressés à la compression de l'air et des gaz (domaine des hautes pressions) et, à l'opposé, au vide (domaine des basses pressions).

Rappelons que "faire le vide" consiste à extraire les molécules de gaz dans une enceinte en abaissant sa pression en dessous de la pression atmosphérique ambiante.

On peut dans une première approche dire que le vide est un espace dans lequel les molécules sont fortement raréfiées et on définit la qualité du vide par la pression de gaz résiduelle.

Par référence à la pression atmosphérique (pression barométrique), le vide se mesure généralement au niveau industriel en millimètre de mercure (mm de Hg) ou en Torr, bien que l'unité légale du système international soit le pascal (Pa). La pression atmosphérique normale étant égale à 760 mm de Hg, toute pression de gaz plus basse représente un vide partiel.

Un vide considéré comme très poussé, « ultra-vide », correspondrait à une pression de l'ordre de 10^-8 Pa. Un tel milieu n'est pas vide au sens ou il serait exempt de toute molécule gazeuse. On y dénombre encore 2 millions de molécules par centimètre cube. Par comparaison, la densité au sein des gaz interstellaires est de l'ordre de 1 atome par centimètre cube.

Suivant le niveau de vide recherché, les techniques à mettre en oeuvre vont être bien sûr, très différentes et les difficultés techniques aller croissantes.

Trompe à vide

Un vide faible (vide primaire) est assez facile à obtenir à l'aide d'une pompe "aspirante" manuelle ou mécanique. Un nombre extrêmement grand de dispositifs ont été développés depuis des pompes alternatives à piston jusqu'à des pompes rotatives très performantes hélicoïdales ou centrifuges en passant par les trompes à vide (dispositif statique).

Un vide quasi absolu (vide secondaire) ne peut être obtenu qu'à l'aide de dispositifs très spéciaux faisant appel à des technologies avancées. On entre par exemple dans le domaine complexe des pompes dites "moléculaires" (voir pompe Holweck).

August Joseph Ignatz Töpler, physicien autrichien, met au point vers 1850 une pompe à vide à mercure (Quecksilberluftpumpe) qui permet déjà de faire un vide de grande qualité.

Vers 1865, le chimiste et physicien britannique d'origine allemande Hermann Johann SPRENGEL (1834-1906) invente la trompe à mercure dont on voit un exemple de réalisation ci-contre.

D'autres expérimentateurs s'intéressent aussi au vide et perfectionnent ces dispositifs. On peut citer par exemple August R. Raps qui perfectionnera la trompe à mercure de Sprengel.

Le développement de la lampe à incandescence et des ampoules de Radio n'aurait pu se faire, à l'échelle industrielle, sans le développement des techniques du vide.

La trompe à mercure sera employé à partir de 1880 pour réaliser le vide dans les ampoules électriques et plus tard dans les lampes électroniques de radio, mais l'augmentation des cadences de production conduira à passer à d'autres technologies qui permettent d'obtenir, dans des délais courts, des vides secondaires de haute qualité.

Ce domaine étant très vaste, il ne saurait être question de le développer plus largement ici.

Il faut simplement garder en mémoire que la radio "électronique " à tubes n'aurait pas pu exister sans le travail de très nombreux techniciens qui ont mis à disposition des industriels des appareils à faire des vides de plus en plus poussés dans des temps de plus en plus courts.

Sources :

  1. TSF des amateurs - Franck DUROQUIER - Masson et Cie - 1923

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