Piège froid - Cold trap

Piège froid immergé dans un milieu froid dans un ballon Dewar. Certains travailleurs préfèrent la disposition opposée, où les vapeurs s'écoulent le long de la paroi du piège et sont aspirées dans la chambre à air; cela réduit le blocage.

Dans les applications sous vide , un piège à froid est un dispositif qui condense toutes les vapeurs à l'exception des gaz permanents en un liquide ou un solide. L'objectif le plus courant est d'empêcher les vapeurs évacuées d'une expérience de pénétrer dans une pompe à vide où elles se condenseraient et la contamineraient. Des pièges à froid particulièrement grands sont nécessaires lors de l'élimination de grandes quantités de liquide comme lors de la lyophilisation .

Les pièges froids font également référence à l'application de surfaces ou de chicanes refroidies pour empêcher les vapeurs d'huile de s'écouler d'une pompe et dans une chambre. Dans un tel cas, un déflecteur ou une section de tuyau contenant un certain nombre d'aubes refroidies, sera fixé à l'entrée d'un système de pompage existant. En refroidissant le déflecteur, soit avec un cryogène tel qu'un mélange de glace carbonique, soit en utilisant un élément Peltier à entraînement électrique , les molécules de vapeur d'huile qui frappent les aubes déflectrices se condenseront et seront ainsi éliminées de la cavité pompée.

Applications

Les pompes qui utilisent l'huile soit comme fluide de travail ( pompes à diffusion ), soit comme lubrifiant (pompes rotatives mécaniques), sont souvent les sources de contamination des systèmes à vide. Le fait de placer un piège à froid à l'embouchure d'une telle pompe réduit considérablement le risque que les vapeurs d'huile refluent dans la cavité.

Les pièges froids peuvent également être utilisés pour des expériences impliquant des lignes de vide telles que des distillations / condensations à très basse température à petite échelle . Ceci est accompli grâce à l'utilisation d'un réfrigérant tel que l' azote liquide ou un mélange de congélation de neige carbonique dans l' acétone ou un solvant similaire à bas point de fusion . L'azote liquide n'est utilisé que lorsque la neige carbonique ou d'autres approches cryogéniques ne condenseront pas les gaz désirés, car l'azote liquide condensera également l'oxygène. Toute teneur en oxygène gazeux dans la conduite de vide ou toute fuite dans la conduite de vide entraînera un mélange d'oxygène liquide avec les vapeurs cibles, souvent avec des résultats explosifs.

Lorsqu'elle est réalisée à plus grande échelle, cette technique est appelée lyophilisation, et le piège à froid est appelé condenseur.

Les pièges à froid sont également utilisés dans les systèmes de cryopompes pour générer un vide dur en condensant les principaux constituants de l'atmosphère ( azote , oxygène , dioxyde de carbone et eau ) sous leurs formes liquides ou solides.

Dangers

Des précautions doivent être prises lors de l'utilisation d'un piège froid pour ne pas condenser l' oxygène liquide (un liquide bleu clair) dans le piège froid. L'oxygène liquide est potentiellement explosif, et cela est particulièrement vrai si le piège a été utilisé pour piéger du solvant. L'oxygène liquide peut être condensé dans un piège froid si une pompe a aspiré de l'air à travers le piège lorsque le piège est très froid, par exemple lorsqu'il est refroidi avec de l'azote liquide . Outre l'oxygène, de nombreux gaz dangereux émis lors des réactions, par exemple le dioxyde de soufre , le chlorométhane , se condensent en pièges froids.

Construction

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Les pièges à froid (C sur la figure) se composent généralement de deux parties: le fond est un grand tube rond épais avec des joints en verre dépoli (B sur la figure), et le second est un capuchon (A sur la figure), également avec connexions en verre dépoli. La longueur du tube est généralement choisie de sorte que, une fois assemblé, le total atteint soit environ la moitié de la longueur du tube.

Arrangement

Les pièges à froid doivent être assemblés de sorte que le tube descendant soit connecté à la source de gaz tandis que le capuchon est connecté à la source de vide. Inverser cela, en connectant le tube descendant à la source de vide, place l'entrée du vide directement au-dessus du condensat, augmentant les chances que le condensat en phase vapeur monte dans le tube descendant (non refroidi) (vers la pompe) ou, si le piège commence pour remplir jusqu'à un volume appréciable, le condensat en phase liquide est aspiré dans la pompe.

Voir également

Les références