Oui, un arc électrique peut se produire dans le vide. Ce phénomène, connu sous le nom d'arc sous vide, peut se produire lorsque les surfaces d'électrodes métalliques en contact avec un bon vide commencent à émettre des électrons, soit par chauffage (émission thermionique), soit sous l'effet d'un champ électrique suffisamment puissant pour provoquer l'émission d'électrons de champ.
Mécanisme de formation d'un arc sous vide :
- Initiation : Le processus commence lorsque les électrodes métalliques dans un environnement sous vide émettent des électrons. Cela peut se produire par le biais de deux mécanismes principaux : l'émission thermionique, où le chauffage des électrodes provoque l'émission d'électrons, et l'émission d'électrons de champ, où un champ électrique puissant à la surface de l'électrode provoque l'émission d'électrons.
- La pérennité de l'arc : Une fois amorcé, l'arc sous vide peut persister grâce à l'énergie cinétique acquise par les particules libérées par le champ électrique. Ces particules à grande vitesse entrent en collision avec les surfaces métalliques, les chauffent et créent un point cathodique incandescent. Ce point libère d'autres particules, ce qui entretient l'arc. À des courants élevés, un point anodique incandescent peut également se former, contribuant ainsi au maintien de l'arc.
Applications des arcs à vide :
- Tubes à vide et interrupteurs à haute tension : La décharge électrique dans le vide est cruciale pour le fonctionnement de certains types de tubes à vide et de commutateurs à vide à haute tension, pour lesquels la formation et la gestion contrôlées d'arcs à vide sont essentielles.
- Fours à arc sous vide : Ils sont utilisés pour la fusion de métaux réfractaires et la production d'alliages spéciaux résistants à la corrosion et à la chaleur. L'environnement sous vide permet d'atteindre des températures élevées (jusqu'à 3 700 °C) et de réduire la contamination par l'air extérieur, ce qui améliore la pureté des métaux.
- Refonte à l'arc sous vide (VAR) : Ce procédé consiste à refondre en continu une électrode consommable au moyen d'un arc sous vide. Il est utilisé pour affiner les métaux et les alliages, en réduisant les impuretés et en améliorant leur qualité, en particulier pour les composants à haute résistance et résistants à la température.
Arc thermoélectrique sous vide (TVA) :
Il s'agit d'un nouveau type de source de plasma qui génère un plasma contenant des ions avec une énergie dirigée. Les décharges TVA sont allumées dans des conditions de vide poussé entre une cathode chauffée et une anode. Le faisceau d'électrons accélérés chauffe le matériau de l'anode, ce qui produit une décharge qui peut être utilisée dans diverses applications nécessitant des plasmas à haute énergie.
En résumé, les arcs sous vide sont non seulement possibles, mais ils font également partie intégrante de divers processus et équipements de haute technologie, tirant parti des propriétés uniques des environnements sous vide pour atteindre des objectifs technologiques spécifiques.
