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Instrument National : Plateforme Presses Multi-Enclumes

Coordonnées

Laboratoire d’accueil: Laboratoire Magmas et Volcans, UMR 6524

Rattachement : Observatoire de Physique du Globe de Clermont Ferrand, Université Clermont Auvergne, IRD, CNRS

Campus Universitaire des Cézeaux
6 Avenue Blaise Pascal
63170 Aubière

Site Web de la plateforme

Contact: Geeth Manthilake, Responsable Scientifique

Réseau RéGEF : Pétrologie Expérimentale et Minéralogie

Résumé

Dans le domaine des sciences de la Terre et de l’univers, les conditions de pression et de température couvertes par la presse multi-enclumes en font l’instrument privilégié pour l’étude des intérieurs planétaires, en particulier le manteau des planètes telluriques. L’établissement des diagrammes de phase et la localisation des limites des transformations minéralogiques ou des courbes de fusion font de cette technique un outil essentiel à la modélisation des propriétés physiques des manteaux (densité, rigidité, conductivité), ce qui permet d’alimenter les modèles de dynamique globale de l’intérieur des planètes. Les données expérimentales peuvent également être confrontées à celles obtenues par les missions spatiales (InSight pour Mars ; Bepi-Colombo pour Mercure).

L’instrument national multi-enclumes du LMV offre aux utilisateurs l’état de l’art de l’expérimentation à haute pression et haute température dans des appareils de gros volume. L’accès est ouvert aux utilisateurs nationaux et internationaux dans toutes les disciplines scientifiques. Outre les expériences conventionnelles de synthèse à HP-HT, nous proposons également une gamme de mesures des propriétés physiques in situ couplées aux presses multi-enclumes, telles les propriétés de transport électrique et thermique et les propriétés élastiques des matériaux sous haute pression et haute température.

De plus, la possibilité de procéder à des caractérisations chimiques fines des échantillons obtenus (composition en éléments majeurs, en traces, coefficients de partage, rapports isotopiques) permet de coupler les modèles physiques aux bilans géochimiques. Ceci est rendu possible par l’atteinte de l’équilibre thermodynamique dans ces expériences et à la dimension des échantillons produits. On peut donc accéder aux caractéristiques des grands réservoirs planétaires et discuter des modèles de formations des planètes à partir des données cosmochimiques.

Enfin, depuis une trentaine d’années, l’installation de presses multi-enclumes sur des anneaux synchrotron donne accès aux mesures physiques in-situ par couplage de la pression et des techniques de rayons X, que ce soit en diffraction (cristallographie / minéralogie), en imagerie 2D (densité par contraste d’absorption, viscosité, déformation) ou en tomographie. Notre équipe contribue à des développements techniques en relation avec ces grands instruments.

Presse Multi Enclumes

Presse 1500 tonnes (gauche), Presse 1000 tonnes (milieu), La cellule KAWAI placée dans le module de DIA, prêt à comprimer (droite)

La salle de préparation entièrement équipée du LMV (gauche) et l’atelier de mécanique (droite).

Procédure d’accès à l’instrument​

Le service est ouvert à tous les utilisateurs de l’INSU. Les équipes intéressées par l’utilisation des presses multi-enclumes prennent contact avec le responsable du service Geeth Manthilake, geeth.manthilake@uca.fr) pour s’informer de la disponibilité des instruments. Étant-donné la complexité des expériences sous haute pression, un échange sur le projet a lieu, en préalable de la demande d’accès aux moyens. Cet échange permet d’évaluer la faisabilité et les contraintes particulières liées aux projets. Cette approche est similaire aux demandes de temps de faisceau sur synchrotron pour lesquelles des discussions avec les scientifiques des lignes permettent de bien cadrer la demande. Une fois que le principe du projet a été validé, les utilisateurs peuvent soumettre une courte proposition scientifique. Le temps alloué à chaque projet externe sera déterminé sur critères scientifiques. En raison du long temps de décompression, une journée complète est nécessaire pour une expérience, quelle que soit la pression. Généralement, les projets sont sur le long terme et nécessitent plusieurs campagnes d’expériences.

Les utilisateurs sont entièrement formés à la préparation des expériences et à la manipulation des appareils. La préparation d’une expérience prend une journée, à laquelle il faut ajouter une journée d’expérience incluant un cycle complet de compression – mise en température –décompression – récupération de l’échantillon. Si les utilisateurs sont des doctorants qui n’ont pas reçu de formation particulière aux techniques de haute pression, nous prenons en charge leur formation et leur encadrement afin qu’ils puissent mener leurs expériences au mieux car nous n’avons pas de personnel technique dédié à cette tâche. Pour des scientifiques senior, notre encadrement dépend du niveau de maîtrise des usagers. Au cours d’une série d’expériences menées par les utilisateurs externes, au-delà de la formation initiale sur les instruments, nous tenons à nous assurer du bon fonctionnement des expériences à toutes les étapes pour une meilleure rentabilité temps-machine.

Tarifications

Tarif Client interne (1): 300 € / jour

Tarif Clients partenaires (2): 300 € / jour

Tarif Clients externes académiques (3): 300 € / jour

Tarif Clients privés (4): 3000 € / jour

(1) Unité sous tutelle du CNRS (2) Unités non CNRS mais dont la tutelle participe au financement de la plateforme (3) Entités publiques EPST, EPIC, EPSCP, EPA…ou entités privées dotées d’une mission de service public (4) Client externe privé du secteur concurrentiel

Plus d'informations:

Screenshot of lmv.uca.fr