Cu prima pornire a fasciculelor în 2008, Large Hadron Collider (LHC) a devenit cel mai mare sistem de vid operațional din lume. Acesta funcționează la o varietate de niveluri de presiune și utilizează o gamă impresionantă de tehnologii de vid.
Un sistem de vid trei în unu
LHC este neobișnuit prin faptul că are trei sisteme de vid separate: unul pentru conductele de fascicule, unul pentru izolarea magneților răciți criogenic și unul pentru izolarea liniei de distribuție a heliului.
Pentru a evita coliziunea cu moleculele de gaz din interiorul acceleratorului, fasciculele de particule din LHC trebuie să se deplaseze într-un vid la fel de gol ca spațiul interstelar. În criomagneți și în linia de distribuție a heliului, vidul are un scop diferit. Aici, acesta acționează ca un izolator termic, pentru a reduce cantitatea de căldură care se infiltrează din mediul înconjurător, la temperatura camerei, în părțile criogenice care sunt menținute la 1,9 K (-271,3°C).
Cel mai mare sistem de vid din lume
Cu un total de 104 kilometri de conducte sub vid, sistemul de vid al LHC este printre cele mai mari din lume. Vidul izolator, echivalent cu aproximativ 10-6 mbar, este alcătuit dintr-un impresionant număr de 50 km de conducte, cu un volum combinat de 15.000 de metri cubi, mai mult decât suficient pentru a umple naosul unei catedrale. Construirea acestui sistem de vid a necesitat peste 250.000 de îmbinări sudate și 18.000 de garnituri de vid. Restul de 54 km de conducte aflate sub vid sunt conductele pentru fascicule, prin care se deplasează cele două fascicule ale LHC. Presiunea în aceste conducte este de ordinul a 10-10 până la 10-11 mbar, un vid aproape la fel de rarefiat ca cel întâlnit pe suprafața Lunii. Sistemele de vid ale LHC sunt echipate cu 170 de manometre de ionizare Bayard-Alpert și 1084 de manometre Pirani și Penning pentru a monitoriza presiunea de vid.
Un vid mai subțire decât vidul interstelar
Este necesar un vid extrem de ridicat pentru conductele în care se deplasează fasciculele de particule. Acesta include 48 km de secțiuni în arc, menținute la 1,9 K, și 6 km de secțiuni drepte, menținute la temperatura camerei, unde se află sistemele de control al fasciculelor și regiunile de inserție pentru experimente.
În arcuri, vidul ultra-înalt este menținut prin pomparea criogenică a 9000 de metri cubi de gaz. Pe măsură ce țevile de fascicul sunt răcite la temperaturi extrem de scăzute, gazele se condensează și aderă la pereții țevii de fascicul prin adsorbție. Sunt necesare puțin mai puțin de două săptămâni de pompare pentru a coborî presiunile sub 1,013 × 10-10 mbar (sau 10-13 atmosfere).
Două caracteristici importante de proiectare mențin vidul ultra-înalt în secțiunile la temperatura camerei. În primul rând, aceste secțiuni utilizează pe scară largă un „strat getter” neevaporabil – dezvoltat și industrializat la CERN – care absoarbe moleculele reziduale atunci când este încălzit. Acoperirea constă într-o căptușeală subțire din aliaj de titan-zirconiu-vanadiu depusă în interiorul țevilor de fascicul. Acesta acționează ca un sistem de pompare distribuit, eficient pentru eliminarea tuturor gazelor, cu excepția metanului și a gazelor nobile. Aceste gaze reziduale sunt îndepărtate de pompele de ioni 780.
În al doilea rând, secțiunile la temperatura camerei permit „coacerea” tuturor componentelor la 300°C. Bakeout este o procedură prin care camerele de vid sunt încălzite din exterior pentru a îmbunătăți calitatea vidului. Această operațiune trebuie efectuată la intervale regulate pentru a menține vidul la presiunea joasă dorită.
Deși aceste tehnologii au fost dezvoltate pentru cercetare fundamentală, ele și-au găsit utilizări în viața de zi cu zi: de exemplu, tehnologia vidului ultra-înalt a făcut posibilă o îmbunătățire majoră a performanțelor panourilor colectoare de energie termică solară.
.