Pompes à fixation

Les pompes volumétriques et les pompes cinétiques extraient les gaz du réservoir à vider pour les transférer à une pression supérieure, en général la pression atmosphérique. Les pompes à fixation piègent les gaz en les fixant sur leurs parois dans des conditions telles que la réémission de la surface piégeante soit extrêmement faible.

Les normes NF X 10-501 et ISO 3529-2 définissent ainsi une pompe à fixation « Pompe à vide sur les parois intérieures de laquelle les molécules sont fixées par sorption ou par condensation ».

Toutes les pompes à fixation ont des caractères communs favorables ou défavorables qui les font prescrire ou éviter selon les utilisations :

• elles ne sont pas contaminantes, en particulier, elles ne sont pas sources d’émission de vapeur d’huile ;

• ce sont des cavités fermées qui ne communiquent pas avec l’atmosphère ; une panne du système d’alimentation électrique ne provoque donc pas d’entrée d’air dans l’enceinte sous vide, ni de rétrodiffusion de vapeurs indésirables ;

• elles ont une capacité de sorption limitée à une certaine quantité de gaz ; on évitera donc de les utiliser à des pressions élevées (hormis les pompes primaires à adsorption) puisque le flux gazeux est proportionnel à la pression ; ce seuil de pression peut être différent selon les pompes : pression atmosphérique pour les pompes à sorption, ou 10⁻¹ Pa à 10⁻³ Pa pour les pompes getter ou les pompes ioniques, ainsi que pour les pompes cryogéniques, mais le phénomène reste qualitativement le même ;

• la pompe une fois saturée doit être régénérée ; le laps de temps au bout duquel doit être exécutée cette opération est fonction de l’usage qui en est fait ; elle peut travailler très longtemps sans régénération, si on ne l’utilise qu’à très basse pression et qu’il n’y a que très peu de gaz à pomper (dégazage et perméation extrêmement faibles et fuites quasiment inexistantes) ;

• le débit-volume (vitesse de pompage) des pompes à fixation est très sélectif en fonction des gaz à pomper. Certains types peuvent même avoir un débit nul vis-à-vis de certains gaz comme nous le verrons plus loin. Il n’est donc pas rare d’associer différents types de pompes dont les performances sont complémentaires. Les récents progrès en matière de pompage sous vide limitent néanmoins ces associations qui restent délicates à gérer ;

• les pompes à fixation sont des machines statiques ; elles n’engendrent pas de vibrations qui pourraient se transmettre aux bâtis (hormis pour certaines pompes cryogéniques).

Remarque : cet article est placé dans la rubrique des pompes à vide du traité « Génie mécanique » car il concerne le moyen d’obtenir le vide dans une enceinte, vide qui est plus généralement obtenu par des moyens purement mécaniques, mais les principes utilisés ici relèvent de la physique et de la chimie, aussi certaines de ces pompes sont parfois dénommées pompes chimiques et concernent plutôt le génie des procédés.

Pour de plus amples renseignements sur la production du vide ainsi que sur les pompes volumétriques et les pompes cinétiques, le lecteur se reportera aux articles Production du vide, Pompes à transfert de gaz- Pompes volumétriques et Pompes à transfert de gaz- Pompes cinétiques de ce traité (références [1]Cryogénie. Mise en œuvre des basses températures [2]Pompes à transfert de gaz. Pompes cinétiques [3]Dépôts par pulvérisation cathodique en [Doc. BM 4 274]).