Cellule à enclumes de diamant 2177952 28568048 2008-04-12T09:37:46Z Alecs.bot 265428 [[Modèle:,]], Replaced: </ref> <ref> → </ref>{{,}}<ref> {{Ébauche|technologie}} [[Image:Diamond anvil cell.jpg|right|300px|thumb|Schéma du principe d'une cellule à enclumes de diamant]] La '''cellule à enclumes de diamant''' (en [[anglais]] ''diamond anvil cell'' ou DAC) est une [[technique]] permettant de soumettre un matériau à des pressions et températures conjointement très élevées. Cette capacité rend ce dispositif fondamental dans plusieurs domaines liés à la [[science des matériaux]] comme en [[géologie]] où les conditions existant dans le [[Manteau (géologie)|manteau terrestre]] peuvent être reproduites. == Principe == La [[pression]] est une [[force]] appliquée sur une [[surface]], dont la formule est la suivante : <math>p=\frac{F}{S}</math> Où ''p'' est la pression exercée, ''F'' la force appliquée et ''S'' la surface. Pour atteindre de hautes pressions, on peut agir sur deux aspects : * la force appliquée que l'on augmente * la surface que l'on diminue La cellule à enclumes de diamant joue principalement sur ce second aspect en réduisant la surface. Ainsi, une importante force est appliquée sur un petite surface, produisant de hautes pressions. L'échantillon que l'on désire étudier est placé dans un fourreau (ou [[Joint (étanchéité)|joint]]) métallique pour assurer l'étanchéité du milieu et deux diamants font office d'enclumes en pressant l'échantillon. Le [[diamant]] a plusieurs propriétés qui le rend idéal pour ce genre d'utilisation : * c'est le matériau naturel le plus dur que l'on connaisse et résiste sans se déformer à de très hautes pressions * il a des propriété optique excellente, qui lorsqu'il est pur, le rend transparent à une grande partie du [[spectre électromagnétique]], permettant ainsi d'étudier l'échantillon à travers les diamants. C'est ainsi que des pressions allant jusqu'à 360 GPa (3,6 millions de fois la [[pression atmosphérique]]) et des températures de {{formatnum:5000}} [[kelvin]]s (plus de {{formatnum:4700}} [[Degré Celsius|°C]]) peuvent être atteintes <ref name="ens_lyon">{{fr}} {{Lien web |url=http://www.ens-lyon.fr/LST/WEBHP/savfaire/ced.html |titre=La Cellule à Enclumes de Diamant |id=La Cellule à Enclumes de Diamant |auteur=Sébastien Merkel |date={{date|6|février|2000}} |éditeur=École normale supérieure de Lyon - Laboratoire de Sciences de la Terre |consulté le={{date|29|octobre|2007}} }}</ref>. === Mesure de la pression === La mesure de la pression exercée est réalisée grâce à des éclats de [[rubis]] qui sont insérés avec l'échantillon. Ces éclats sont ensuite éclairés par un laser et en réponse émettent une [[fluorescence]] qui varie selon la pression <ref name="planet_terre">{{fr}} {{Lien web |url=http://planet-terre.ens-lyon.fr/planetterre/XML/db/planetterre/metadata/LOM-cellule-diamant.xml |titre=La cellule à enclumes de diamant |id=La cellule à enclumes de diamant |auteur=Philippe Gillet |date={{date|27|septembre|2004}} |éditeur=Planet Terre |consulté le={{date|31|octobre|2007}} }}</ref>. === Chauffage === Le chauffage de la cellule est réalisé par des [[four]]s [[Résistance thermique|résistifs]] pour les températures allant jusqu'à {{formatnum:1500}} kelvins (un peu plus de {{formatnum:1200}}°C) ou {{formatnum:2000}} kelvins (un peu plus de {{formatnum:1700}}°C) selon les montages. Avec cette technique, la température est mesurée par un [[thermocouple]] <ref name="planet_terre" />. On ne peut pas utiliser cette technique au-delà, car le diamant se transforme alors en [[graphite]]. Pour des températures supérieures, on se sert des propriétés optiques du diamant qui le rendent transparent à une grande partie du [[spectre électromagnétique]]. C'est ainsi que le faisceau d'un [[laser]] [[infrarouge]] de puissance est dirigé vers l'échantillon et traverse le diamant sans trop le chauffer. Ainsi, des températures allant jusqu'à {{formatnum:4000}} kelvins ({{formatnum:3700}} °C) peuvent-être atteintes. Dans ce cas, la mesure de la température est réalisée par l'étude de la lumière émise par l'échantillon <ref name="planet_terre" />. === Analyse de l'échantillon === {{...}} == Histoire == [[Image:First diamond anvil cell.jpg|right|250px|thumb|Première cellule à enclumes de diamant exposée au musée du NIST de Gaithersburg]] La cellule à enclumes de diamant a été conçue aux [[États-Unis]] en [[1958]] et la technique de mesure de la pression par [[fluorescence]] du [[rubis]] en [[1972]] <ref>ou [[1971]] selon l'article ''High Pressure X-Ray Crystallography With the Diamond Cell at NIST/NBS'' de Gasper J. Piermarini</ref>. Ces deux techniques ont été mises au point au [[National Bureau of Standards]] (NBS), aujourd'hui connu sous le nom de [[National Institute of Standards and Technology]] (NIST), par [[Charles E. Weir]], [[Alvin Van Valkenburg]], [[Ellis R. Lippincott]] et [[Elmer N. Bunting]] <ref name="The Diamond Anvil Pressure Cell">{{fr}} {{Lien web |url=http://nvl.nist.gov/pub/nistpubs/sp958-lide/100-103.pdf |titre=The Diamond Anvil Pressure Cell |id=The Diamond Anvil Pressure Cell |auteur=Gasper Piermarini et Stanley Block |éditeur=[[National Institute of Standards and Technology]] |consulté le={{date|29|octobre|2007}} }}</ref>{{,}}<ref>{{Périodique |id=High Pressure X-Ray Crystallography With the Diamond Cell at NIST/NBS |lang=en |auteur=Gasper J. Piermarini |titre=High Pressure X-Ray Crystallography With the Diamond Cell at NIST/NBS |journal=Journal of Research of the National Institute of Standards and Technology |no=6 |date=Novembre-décembre 2001 |vol=106 |texte=http://nvl.nist.gov/pub/nistpubs/jres/106/6/j66pie.pdf |consulté le={{date|29|octobre|2007}} }}</ref>. Le NBS étant une institution fédérale américaine, Alvin Van Valkenburg obtient gratuitement des diamants pour concevoir son enclume. Ces diamants avaient été confisqués par le gouvernement américain à des trafiquant de diamants. Cet aspect est important, car la mise au point de la cellule à enclumes de diamants aurait très certainement été ralentie si les chercheurs avaient été obligés de payer les diamants, car un certain nombre ont été détruits avant de réussir à concevoir un instrument fonctionnel <ref name="The Diamond Anvil Pressure Cell" />. == Référence == <references /> {{portail physique}} [[Catégorie:Science des matériaux]] [[en:Diamond anvil cell]] [[pl:Prasa diamentowa]]