ALICE's first vacuum bakeout a success

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Début avril, la chambre à vide centrale en béryllium et les chambres à vide de l'absorbeur d'ALICE ont été conditionnées avec succès.

Juste avant Pâques, on a pour la première fois étuvé les chambres à vide pour les expériences du LHC et activé leur revêtement de surface absorbant non-évaporable (NEG), avant de les remplir de gaz ultra-pur. L'étuvage consiste à chauffer de l'extérieur les chambres sous vide afin de diminuer leur dégazage. Dans le même temps, ce processus active le NEG, le revêtement qui tapisse la surface intérieure des chambres à vide et permet de pomper les gaz résiduels.

L'étuvage d'ALICE fut particulièrement remarquable car la chambre à vide a par la suite été ramenée à la pression atmosphérique avec du néon gazeux ultra-pur. La pression atmosphérique impose des contraintes aux chambres à vide hautement optimisées lorsque celles-ci sont sous vide. Le fait d'assembler les détecteurs à proximité de la chambre à vide ou de déplacer des parties de l'expérience sont autant de contraintes supplémentaires qui pourraient endommager les chambres à vide. Les ramener à la pression atmosphérique avec du néon gazeux ultra-pur atténue ce risque. Le gaz utilisé est le néon car celui-ci n'est pas piégé par le revêtement NEG et peut donc être pompé une fois l'expérience totalement assemblée, laissant les surfaces des chambres actives et prêtes à pomper les gaz résiduels. Ce nouveau procédé de purification et de pompage de gaz, développé au CERN, ramène les impuretés dans le néon à moins de 10 ppb (10^-9).

L'opération a requis tout le savoir-faire du groupe Vide et de l'équipe ALICE mais également de plusieurs groupes du département TS et de l'INFN Turin. Tout d'abord, le délicat système de trajectographie interne (ITS) devait être proche de son emplacement définitif dans la chambre à projection temporelle (TPC). Ensuite, un outil spécial sur rail en porte-à-faux a été monté pour installer, positionner et étuver la chambre à vide en béryllium. Tout l'enjeu était de veiller à ce que la chambre à vide en béryllium, très rigide et longue de quatre mètres pour seulement 1,1 kg, ne soit à aucun moment soumise à des contraintes excessives lors de la procédure d'assemblage et d'étuvage. Les chambres à vide ont été raccordées, soumises à des tests d'étanchéité et pompées. Durant l'étuvage, on a tout particulièrement veillé à ne pas surchauffer les détecteurs qui, bien que situés à quelques millimètres seulement du matériel d'étuvage, devaient rester à une température inférieure à 30 °C, alors que les chambres à vide étaient portés à 220 °C.

Trois jours après l'étuvage, la pression dans la chambre à vide était de 5x10^-9 Pa, en-deça de la pression requise par l'expérience ALICE afin de limiter les interactions gaz-faisceau et le bruit de fond qui en découle. Le gaz résiduel dans la chambre à vide était constitué à plus de 99% d'hydrogène. La bonne qualité du vide ainsi démontrée, quelque 700 litres de néon ont pu être injectés. Il aura fallu en tout huit heures pour remplir les chambres et les amener à 1000 hPa. Le moment fort a été la fermeture des valves à chaque extrémité de ce secteur de vide.

Les mois à venir seront encore riches en événements. Le matériel d'installation et d'étuvage des chambres à vide en béryllium sera progressivement retiré à mesure que les détecteurs d'ALICE seront installés et les supports définitifs des chambres montés. La prochaine étape en matière de vide consistera à raccorder et conditionner le secteur entre la chambre d'extrémité d'ALICE et l'aimant Q1.

Le saviez-vous?

Une surface même entièrement propre comporte du gaz collé sur elle. Avec le temps, ce gaz, composé pour l'essentiel d'eau, se «décolle» lors d'un processus appelé dégazage qui contamine le vide. Le fait de «chauffer» la surface permet de se débarrasser en grande partie de cette vapeur d'eau et ainsi d'améliorer le vide.