Pourquoi la fibre de qualité aérospatiale doit-elle subir un cycle de cuisson à haute température prolongé ?
Avant d’entrer dans l’environnement spatial ou les systèmes de vide poussé, les fibres optiques de qualité aérospatiale doivent subir un long processus de dégazage sous vide à haute température (Thermal Vacuum Bake-out / De-gassing). L’objectif principal est la pré-dégazage induit par la chaleur afin de contrôler et de réduire le taux de dégazage sous vide des matériaux de fibre optique dans un environnement de vide ultra-poussé.
Les mécanismes d’ingénierie et physiques spécifiques sont les suivants :
I. Mécanisme Physique du Dégazage sous Vide
Les fibres optiques conventionnelles sont composées d’un cœur/une gaine en dioxyde de silicium de haute pureté et d’une couche de revêtement polymère externe (telle que l’acrylate, le gel de silice, etc.). Pendant la fabrication et le stockage, la couche de revêtement adsorbe l’humidité, les solvants organiques résiduels, les traces de monomères et les polymères de faible poids moléculaire.
Lorsque la fibre optique pénètre dans l’environnement de vide ultra-poussé ( \text{UHV} ) spatial, en raison de la forte diminution de la pression ambiante, ces composés organiques volatils (COV) à bas point d’ébullition et les molécules d’eau s’échappent continuellement de la surface de la fibre et de l’intérieur de la couche de revêtement, formant des molécules en phase gazeuse. Un pré-dégazage à haute température prolongé utilise l’énergie thermique pour accélérer le mouvement thermique des molécules et expulser ces substances volatiles instables à l’avance.
Les deux principaux paramètres d’évaluation des caractéristiques de dégazage sous vide des matériaux aérospatiaux sont :
- **Taux de Perte de Masse Total \text{TML} ** (Total Mass Loss) : Le pourcentage de masse perdu par le matériau après le test de dégazage sous vide. Les normes aérospatiales exigent généralement \text{TML} \le 1.0\%.
- **Matériau Condensable Volatil \text{CVCM} ** (Collected Volatile Condensable Material) : Le pourcentage de masse des volatils qui se condensent sur une plaque froide à température spécifiée, les normes aérospatiales exigent généralement \text{CVCM} \le 0.10\%.
II. Risques d’Ingénierie Principaux Résolus par un Dégazage à Haute Température Prolongé
- Prévenir la “pollution par dépôt” des fenêtres optiques et des composants sensibles :
Dans les charges utiles spatiales (telles que les systèmes de communication laser embarqués, les spectromètres de haute précision, les capteurs optiques), les composés organiques volatils émis peuvent se condenser à nouveau sur la surface des lentilles optiques froides, des miroirs, des faces d’extrémité de laser ou des fenêtres de détecteur, formant une couche de film polymère. Cette pollution par dépôt peut entraîner une baisse drastique de la transmittance optique, une augmentation de la diffusion, voire une défaillance complète du système. - Garantir le vide et l’environnement d’étanchéité :
À l’intérieur des composants spatiaux fermés ou semi-fermés, le dégazage de la fibre optique libère continuellement des gaz, détruisant l’environnement de vide local. - Éliminer les risques de dégradation de la couche de revêtement organique :
Le processus de dégazage à haute température peut compléter la réticulation secondaire et le durcissement de la couche de revêtement polymère, éliminer les contraintes résiduelles et les chaînes moléculaires instables, et empêcher la couche de revêtement de se fissurer ou de se décoller sous le champ de température spatial alterné.
III. Fibres Optiques Spéciales pour l’Aérospatiale et Composants Associés
Les fibres optiques conventionnelles à revêtement en polyacrylate ont une limite supérieure de température de service faible et un taux de dégazage sous vide élevé, qui ne peuvent pas répondre aux exigences rigoureuses de pré-dégazage spatial et de vide. Dans le système de produits Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. (OFSCN®), les fibres optiques à revêtement en polyimide résistant aux hautes températures ou les fibres optiques métallisées inorganiques (plaquées or) sont généralement utilisées pour résoudre le problème du dégazage sous vide :
1. Fibre Optique à Revêtement en Polyimide Résistant aux Hautes Températures
Le revêtement en polyimide a un taux de dégazage sous vide extrêmement faible et une résistance aux hautes températures extrêmement élevée (peut supporter un dégazage prolongé et des cycles de haute et basse température supérieurs à 300\ ^\circ\text{C} pendant longtemps), ce qui en fait le choix privilégié pour la détection et la communication par fibre optique aérospatiale.
OFSCN® 300℃ SM Polyimide Optical Fiber
2. Fibre Optique Spéciale Plaqué Or (Sans Composés Organiques, Zéro Risque de Dégazage)
L’utilisation de l’or métallique comme couche de protection élimine complètement les matériaux polymères organiques, éliminant ainsi le risque de dégazage organique et de pollution à la source. La plage de température de service s’étend de -270\ ^\circ\text{C} à 700\ ^\circ\text{C}.
OFSCN® Gold-coated Optical Fiber
3. Bride d’Étanchéité sous Vide pour Fibre Optique
Lorsque le signal de fibre optique doit traverser la paroi de la cabine sous vide, des ensembles de brides d’étanchéité sous vide pour fibre optique avec une étanchéité élevée et un faible dégazage doivent être utilisés. Le niveau de vide peut être supérieur à 1 \times 10^{-7}\ \text{Pa} à 1 \times 10^{-9}\ \text{Pa}.
