Les multi-enclumes

Les presses multi-enclumes sont des presses munies de vérins hydrauliques, qui permettent de comprimer des échantillons de taille millimétrique à des pressions de l’ordre de 1 à 25 GPa sous haute température, avec des records allant vers les 100 GPa à température ambiante (fig. 1, 2, 3). Des conditions de températures au delà de 2000K peuvent être atteintes.

Fig. 1 : Presse Multi-enclumes à l’ESRF sur la ligne ID06LVP (capacité 2000T), montrant le vérin hydraulique (en jaune) et l’outil situé immédiatement dessous (gris) © J. Chantel. Guignard and Crichton, Review of Scientific Instruments, 2015.

Fig. 2 : Presse Multi-enclumes au laboratoire Magmas et Volcans (LMV) à Clermont-Ferrand. Capacité 1500T, 3 – 26 GPa, 2000°C, instrument national © LMV.

Fig. 3 : Presse Multi-enclumes sur la ligne Psiché, synchrotron SOLEIL. © SOLEIL.

Presse multi-enclumes ESRF ID06
Presse multi-enclumes LMV
Presse ME PSICHE

La pression est transmise au moyen d’enclumes qui compriment un assemblage de pièces en céramiques, ou « cellule de haute pression », contenant l’échantillon (fig. 4, 5, 6). Les tailles et formes des enclumes et assemblages sont variables selon le but de l’expérience, la nature de l’échantillon et les conditions visées. Des paramètres tels que la saturation en H2O, ou encore les conditions oxydo-réductrices peuvent être maîtrisés. Ces expériences offrent une grande stabilité des pressions et températures dans le temps (une expérience peut durer plusieurs jours), et les gradients de pression et de température dans l’échantillon sont faibles.

Enclumes sur presse multi-enclumes ligne Psiche

Fig. 4 : Enclumes assemblées avec cellule de haute pression (non visible car située au centre des 8 cubes) sur la presse multi-enclumes de la ligne de faisceau PSICHE © synchrotron SOLEIL/LMV.

Enclumes ID6 / ESRF

Fig. 5 : Vue de dessus de l’outil montrant 4 des 6 enclumes primaires (ligne ID06LVP ESRF), chacune vient comprimer une face de l’assemblage des enclumes secondaires (voir fig. 4) © J. Chantel.

La répartition de la charge du vérin hydraulique, uniaxiale au départ, se fait ici au moyen de blocs coulissants sur des surfaces à 45°. Une autre géométrie d’enclumes primaires, également très utilisée, met en jeu une compression de l’assemblage des enclumes secondaires selon des pointes opposées du cube (module type ‘Walker’, non visible ici).

Montage ME / LMV

Fig. 6 : Cellule octaédrique posée sur 4 enclumes préparées pour le chargement. L’échantillon est contenu dans une capsule, elle même dans un four, le tout se trouvant au centre de l’octaèdre. Un thermocouple (fils visibles) permet de mesurer la température au coeur de la cellule.

© Laboratoire Magmas et Volcans, Clermont-Ferrand.