Cellules à enclumes diamants

Equipe : Matériaux Terrestres et Planétaires.

Correspondants : Sébastien MERKEL, Julien CHANTEL.

La cellule à enclumes de diamant permet l'étude expérimentale des matériaux du manteau et du noyau terrestre. L'échantillon est comprimé entre deux diamants présentant une surface plane d'un diamètre variant de 10 à 700 μm. Les propriétés de l'échantillon sont alors étudiées par diffraction ou spectroscopie. Le laboratoire dispose de plusieurs cellules, permettant une expérimentation in-situ à des pressions supérieures au mégabar. Pour des températures inférieures à 1500 K, l'échantillon peut être chauffé à l'aide d'un four en graphite adapté à l'intérieur de la cellule diamant. Les échantillons peuvent aussi être chauffés jusqu'à des températures de plusieurs milliers de degrés en focalisant sur l'échantillon des lasers de puissance (10 à 100W, infra-rouge). Cette opération permet l'activation de transitions phase à cinétique lente, de relaxer les contraintes au sein des échantillons, et de reproduire les conditions de l'intérieur des planètes. Le laboratoire ne dispose pas de système de chauffage laser et nous utilisons ponctuellement les montages installés dans d'autres laboratoires ou lors de nos campagnes in-situ sur grands instruments.

Dispositif de mesures de vitesses d’ondes ultrasonores

Equipe : Matériaux Terrestres et Planétaires.

Correspondants : Julien CHANTEL, Sébastien MERKEL.

Ce système permet la mesure de propriétés élastiques par l’intermédiaire de mesures de vitesses d’ondes ultrasonores.

Le dispositif est adaptable à la presse multi-enclumes, à la presse piston-cylindre et au module de torsion type Paris-Edinburgh

Il permettra donc des mesures sur la gamme de pression de 1–25 GPa. Le montage est constitué d'un générateur de fonction arbitraire (AFG31102), un pré-amplificateur, un pont directionnel (50 Ohm RF bridge 300kHz to 6GHz) et d'un oscilloscope digital (MSO54).

Fluorescence et spectroscopie Raman

Equipe : Matériaux Terrestres et Planétaires.

Correspondants : Sébastien MERKEL, Julien CHANTEL.

Le spectre de fluorescence du rubis est particulièrement utile pour mesurer la pression appliquée dans une cellule diamant. En effet, les rubis dopés avec des ions Cr³⁺ émettent un spectre dont les raies se décalent avec la pression. La spectroscopie Raman sonde les vibrations au sein des cristaux, liquides et verres. Les modifications des spectres induites par la pression sont interprétables en termes de changements dans l'agencement des atomes et les mouvements de ces atomes.

Micro fraiseuse numérique

Equipe : Matériaux Terrestres et Planétaires.

Correspondants : Julien CHANTEL, Nadège HILAIRET.

Cet outil permet la production de prototypes ou de petites séries de pièces en métal ou céramique pour les expériences dites de ‘gros volumes’ (piston-cylindre et multi-enclumes).

Micro-perceuse

Equipe : Matériaux Terrestres et Planétaires.

Correspondants : Sébastien MERKEL, Julien CHANTEL.

Micro-soudeuse sous atmosphère neutre

Equipe : Matériaux Terrestres et Planétaires.

Correspondants : Julien CHANTEL, Nadège HILAIRET.

Technique de soudure fine par fixation instantanée pour tous les métaux. Utilisée pour fermer hermétiquement les capsules métalliques des expériences dites de ‘gros volumes’ (piston-cylindre et multi-enclumes).

Micromanipulateur

Equipe : Matériaux Terrestres et Planétaires.

Correspondants : Sébastien MERKEL, Julien CHANTEL.

Perceuse électro-érosion

Equipe : Matériaux Terrestres et Planétaires.

Correspondants : Sébastien MERKEL, Julien CHANTEL.

Perçage rapide, précis et centré de joints métalliques utilisés pour les expériences en cellules diamants.

Presse Multi-Enclumes (Société Savoisienne de Vérin Hydraulique / Voggenreiter)

Equipe : Matériaux Terrestres et Planétaires.

Correspondants : Julien CHANTEL, Nadège HILAIRET.

Cet appareil permet de générer simultanément des pressions allant jusque 26 GPa pour des températures pouvant atteindre 2000°C sur des échantillons millimétriques.

Les applications des presses multi-enclumes sont multiples: synthèse de nouveaux matériaux, études des équilibres de phases, des courbes de fusion, transformations cristallines, mesure de propriétés élastiques ou électriques, etc.

Presse piston-cylindre

Equipe : Matériaux Terrestres et Planétaires.

Correspondants : Nadège HILAIRET, Julien CHANTEL.

Cette presse, avec un milieu de confinement solide, permet des expériences à des pressions atteignant 4 GPa et des températures de 1800°C, sur des échantillons pluri-millimétriques à centimétriques. Cet appareil contribue à la synthèse de matériaux innovants, la fabrication de matériaux à composition et microstructures contrôlées, la synthèse de roches synthétiques et le frittage de roches naturelles ou synthétiques.

Scie à fil

Equipe : Matériaux Terrestres et Planétaires.

Correspondants : Nadège HILAIRET, Julien CHANTEL.

Découpe de précission (infèrieur à 100µm) de métaux, céramiques et échantillons sans déstruction ni modification de la matière.

Système de découpe laser (ALPhA NOV)

Equipe : Matériaux Terrestres et Planétaires.

Correspondants : Julien CHANTEL, Sébastien MERKEL.

Ce système permet la préparation fine des joints et des échantillons pour des expériences en cellule à enclumes de diamant. En effet, ces expériences nécessitent des perçages de métaux pour des ouvertures de diamètre pouvant descendre jusque 50 μm. Les échantillons, eux-mêmes, de nature métallique ou céramique, sont de diamètre compris entre 10 et 30 μm.

Tour de précision

Equipe : Matériaux Terrestres et Planétaires.

Correspondants : Nadège HILAIRET, Julien CHANTEL.

Tour compact avec variateur de vitesse pour usinage de pièces en métal ou céramique pour les expériences dites de ‘gros volumes’ (piston-cylindre et multi-enclumes).