Po pierwszym uruchomieniu wiązek w 2008 roku Wielki Zderzacz Hadronów (LHC) stał się największym działającym systemem próżniowym na świecie. Działa on przy różnych poziomach ciśnienia i wykorzystuje imponujący wachlarz technologii próżniowych.
System próżniowy trzy w jednym
Niezwykłość LHC polega na tym, że posiada on trzy oddzielne systemy próżniowe: jeden do rur wiązek, jeden do izolacji kriogenicznie chłodzonych magnesów i jeden do izolacji linii dystrybucji helu.
Aby uniknąć zderzenia z cząsteczkami gazu wewnątrz akceleratora, wiązki cząstek w LHC muszą poruszać się w próżni tak pustej jak przestrzeń międzygwiezdna. W kriomagnesach i w linii rozprowadzającej hel próżnia służy do innych celów. Działa tu jako izolator termiczny, zmniejszając ilość ciepła, które przenika z otaczającego środowiska o temperaturze pokojowej do części kriogenicznych, utrzymywanych w temperaturze 1,9 K (-271,3°C).
Największy system próżniowy na świecie
Dzięki 104 kilometrom rurociągów w próżni, system próżniowy LHC należy do największych na świecie. Próżnia izolacyjna, odpowiadająca około 10-6 mbar, składa się z imponujących 50 km rurociągów o łącznej objętości 15 000 metrów sześciennych, czyli więcej niż wystarczyłoby do wypełnienia nawy katedry. Budowa tego systemu próżniowego wymagała ponad 250 000 połączeń spawanych i 18 000 uszczelek próżniowych. Pozostałe 54 km rur, w których panuje próżnia, to rury wiązek, przez które przemieszczają się dwie wiązki LHC. Ciśnienie w tych rurach jest rzędu 10-10 do 10-11 mbar, co stanowi próżnię prawie tak rzadką, jak ta występująca na powierzchni Księżyca. Systemy próżniowe LHC są wyposażone w 170 mierników jonizacji Bayarda-Alperta i 1084 mierniki Piraniego i Penninga do monitorowania ciśnienia próżni.
Próżnia cieńsza niż pustka międzygwiezdna
Ultra-wysoka próżnia jest potrzebna w rurach, w których poruszają się wiązki cząstek. Obejmuje ona 48 km odcinków łukowych, utrzymywanych w temperaturze 1,9 K, oraz 6 km odcinków prostych, utrzymywanych w temperaturze pokojowej, w których znajdują się systemy kontroli wiązek oraz obszary wprowadzania cząstek do eksperymentów.
W łukach ultra-wysoka próżnia jest utrzymywana przez kriogeniczne pompowanie 9000 metrów sześciennych gazu. Gdy rury wiązki są schładzane do ekstremalnie niskich temperatur, gazy skraplają się i przylegają do ścianek rury wiązki poprzez adsorpcję. Do obniżenia ciśnienia poniżej 1,013 × 10-10 mbar (lub 10-13 atmosfer) potrzeba zaledwie dwóch tygodni pompowania.
Dwie ważne cechy konstrukcyjne pozwalają na utrzymanie bardzo wysokiej próżni w sekcjach o temperaturze pokojowej. Po pierwsze, w sekcjach tych powszechnie stosuje się nie ulatniającą się „powłokę gettera” – opracowaną i uprzemysłowioną w CERN – która po podgrzaniu pochłania resztki molekuł. Powłoka ta składa się z cienkiej warstwy stopu tytanu z cyrkonem i wanadem, osadzonej wewnątrz rur wiązki. Działa ona jak rozproszony system pompujący, skuteczny w usuwaniu wszystkich gazów z wyjątkiem metanu i gazów szlachetnych. Te resztkowe gazy są usuwane przez pompy jonowe 780.
Po drugie, sekcje pracujące w temperaturze pokojowej pozwalają na „wypalanie” wszystkich komponentów w temperaturze 300°C. Bakeout jest procedurą, w której komory próżniowe są ogrzewane od zewnątrz w celu poprawy jakości próżni. Operacja ta musi być wykonywana w regularnych odstępach czasu, aby utrzymać próżnię na pożądanym niskim ciśnieniu.
Chociaż technologie te zostały opracowane na potrzeby badań podstawowych, znalazły one codzienne zastosowania: technologia ultrawysokiej próżni umożliwiła na przykład znaczną poprawę wydajności paneli kolektorów słonecznych.