Crédit :Lucy Moorcraft/SINE2020
L'un des objectifs de la tâche 7.3 du module de travail Sample Environment de SINE2020 est de développer de meilleures cellules haute pression pour la diffusion des neutrons. Une cellule couramment utilisée pour mettre un échantillon sous haute pression est la presse Paris-Edimbourg (PE) qui exerce la pression avec des enclumes sur une prise d'échantillon dans des joints. Cependant, l'équipement existant produit un fond de neutrons important qui empêche la mesure de petits signaux ou de petits échantillons. Les enclumes sont également assez chères et ne peuvent généralement être utilisées que trois fois.
Une équipe à l'ILL :Thomas Hansen, Eddy Lelièvre-Berna, James Maurice et Claude Payre, avec Stefan Klotz, un expert de la presse PE de l'IMPMC (Sorbonne Université), a d'abord réalisé des premières investigations sur un échantillon de référence bien connu sur le diffractomètre D20 de l'ILL au début du projet SINE2020. Les résultats ont révélé qu'un meilleur rapport signal sur bruit de fond pouvait être obtenu en :
Actuellement, Les installations européennes utilisent des enclumes en cBN absorbant les neutrons. Aux plus hautes pressions, les enclumes cachent l'échantillon inclus dans des joints "épais" de TiZr produisant une diffusion incohérente des neutrons indésirable.
L'équipe a donc décidé de remplacer le matériau cBN par un matériau plus résistant et transparent aux neutrons :des enclumes de diamant fritté fabriquées avec un liant SiC. Ils ont également affiné les joints TiZr de 0,2 mm pour réduire la quantité de matière indésirable dans le faisceau de neutrons. D'autres étapes comprenaient l'optimisation de la forme des enclumes pour un volume d'échantillon réduit (de 50 mm3 à 30 mm3) et l'amélioration de la focalisation du faisceau de neutrons sur l'échantillon à l'aide de collimateurs.
Lors d'un test sur D20, ces adaptations conduisent au même rapport signal sur bruit de fond pour des échantillons beaucoup plus petits et ont permis d'obtenir une efficacité pression-charge 30 pour cent plus élevée. A des pressions appliquées comparables, ces nouvelles enclumes "SINE" présentent également une durée de vie augmentée qui permettra éventuellement de réduire les coûts d'exploitation.
