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Diffraction et cellule à enclume en diamant

Les anneaux synchrotrons (tels que l'ESRF à Grenoble) permettent de générer des faisceaux de rayons X de quelques micromètres de diamètre, collimatés ou focalisés, qui sont particulièrement bien adaptés aux expériences de haute pression, dont la diffraction sur des monocristaux au dessus de 50 GPa, sur des poudres jusqu'à 300 GPa, la diffraction à haute pression et haute température.

Le rayonnement incident est généralement transmis au travers du diamant ``arrière'' jusqu'à l'échantillon qui diffracte alors au travers du diamant situé entre lui et le detecteur.

Types d'expériences pouvant être envisagées

• Domaine de pression accessible: de quelques kbars à plusieurs centaines de GPa. Le record se situe aux environs de 500 GPa, soit 5 millions d'atmosphères, la pression au centre de la graine du noyau terrestre étant de 360 GPa.
• Basses températures de l'ordre de dixaines de Kelvin accessibles en plongeant la cellule dans un cryostat.
• Pour des températures moyennes (T ambiante à 1500 K), on utilise la méthode dite du ``chauffage externe'', fortement utilisée en géophysique pour la mesure des équations d'état des systèmes tels que la pérovskite (Mg,Fe)SiO3 ou magnésiwüstite (Mg,Fe)O, principales composants du manteau inférieur. La cellule est placée dans un four.
• Pour des températures plus élevées, chauffage dit ``laser''. On focalise un laser de forte intensité (type YAG ou CO2) sur l'échantillon tout en mesurant les données de diffraction. On peut alors monter jusqu'à plusieurs milliers de degrés.