Une des missions premières du réseau de technologie des hautes pressions est d’entretenir et de diffuser les techniques et les savoir-faire liés à l’usage des hautes pressions dans la recherche.
Le réseau HP organise très régulièrement des formations théoriques et pratiques sur de nombreux thèmes au cœur de la technologie des hautes pressions. Ces formations sont récurrentes et ont pour objectif d’enseigner le montage et l’utilisation de différents outils haute pression aux ingénieur·e·s, chercheur·e·s, enseignant·e·s-chercheur·e·s, technicien·ne·s, doctorant·e·s et post-doctorant·e·s souhaitant acquérir ces compétences. Selon les formations, 10 à 20 participants sont acceptés.
Ces Actions Nationales de Formations (ANF) sont réalisées avec le concours du bureau de la formation permanente de la délégation organisatrice du CNRS ou du pôle formation du service mutualisé d’Île-de-France (IFSeM).
Formations organisées depuis la création du réseau :
| Titre de la formation | Années et lieux de réalisation |
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1998 (Marseille-Luminy), 2000 (St-Pierre-d'Oléron), 2004, 2008, 2013 (La Londe-les-Maures), 2023 (Fréjus) |
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2006 (IMPMC, Paris), 2009 (IMPMC, Paris), 2014, 2021 (SOLEIL, Gif-sur-Yvette) |
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2009, 2012, 2015, 2022 (IMMM, Le Mans) |
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2010 (E.N.S. Lyon) |
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2013 (ENSMA-Futuroscope, Poitiers), 2017 (IMPMC, Paris) |
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2017 (SOLEIL, Gif-sur-Yvette) |
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2005 (Lab. Cristallographie, Grenoble), 2007 (LMV, Clermont-Fd), 2011 (IMPMC, Paris), 2019 (SOLEIL, Gif-sur-Yvette) |
Objectifs de la formation : fournir les connaissances et outils de base indispensables pour concevoir et réaliser des équipements haute pression. Former à la démarche à adopter pour répondre à un cahier des charges, que ce soit en termes de dimensionnement, de sécurité, de choix et de design des matériaux en fonction des conditions expérimentales.
Des sessions portant sur le choix des matériaux, la simulation numérique, l’usinage, la conception et les normes de sécurité sont organisées sous forme de cours ou travaux dirigés. Un large domaine de pression est considéré (quelques MPa à quelques dizaines voire centaines de GPa) ainsi que différents environnements expérimentaux (couplage pression/température, mesures in situ, échantillons solides ou fluides, etc.).
Niveau : initiation et perfectionnement
Partenaire : Réseau des mécaniciens
Ouvrage de la formation initiale (réédition 2004).
Dernière édition de cette formation
Date : juin 2023
Durée : 2,5 jours
Lieu : La Villa Clythia (CAES du CNRS), Fréjus
Organisateurs :
Céline Goujon, Mathilde Heigeas, Azziz Hocini, Philippe Jeantet, Stefan Klotz
Nombre de participants : 22
Objectifs de la formation : former, par la pratique, au montage, à l’optimisation et à l’utilisation des Cellules à Enclumes de Diamants (CED) dans les différents domaines de recherche (sciences physiques comme sciences de la vie).
Les CED constituent des chambres de compression permettant de monter à des pressions de 1 à 100 GPa et pouvant s’adapter à tout type de caractérisation spectroscopique des matériaux (Rayons X, IR, Raman…).
Si le principe des cellules à enclumes de diamant est très simple, sa mise en œuvre reste délicate et nécessite un certain savoir-faire, notamment :
- dans le montage de la cellule elle-même, allant de l’assemblage des pièces, au choix des diamants et à leur leur sertissage,
- dans le réglage du parallélisme des surfaces des diamants en regard et de la concentricité de l’ensemble, qui doivent toujours être optimisés,
- dans la préparation du volume expérimental de quelques centaines de micromètre cubes, afin de garantir une bonne tenue à la montée en pression,
- dans le chargement de l’échantillon et le choix du calibrant de pression,
- dans le contrôle de tous ces paramètres (concentricité, parallélisme, etc.) au cours de l’expérience.
Des cours complémentaires sur la mesure de la pression, la mise en œuvre d’un chauffage et les techniques d’analyse in situ sont également dispensés.
Niveau : initiation
Dernière édition de cette formation
Date : octobre 2021
Durée : 4 jours
Lieu : Synchrotron SOLEIL
Organisateurs : N. Guignot, P. Parisiades, F. Datchi, N. Hilairet, C. Goujon
Nombre de participants : 12
Les précédentes éditions de cette formation, organisées par le réseau HP en 2006, 2009 et 2014 ont toujours rencontré un vif succès. Pour l’édition 2021, nous avons souhaité nous inspirer des anciennes versions tout en apportant de nouveaux cours en adéquation avec l’évolution de ces outils, afin de proposer une formation très complète.
Objectifs de la formation : former, par la pratique, les utilisateurs et/ou futurs utilisateurs de synthèse hydro(solvo)thermale.
La synthèse hydrothermale sub- et super-critique, et plus généralement solvothermale, joue un rôle primordial dans l’élaboration des solides. Il est nécessaire de contrôler, non seulement la nature mais aussi la taille et/ou la morphologie des objets qui en sont issus. Cette formation vise à fournir les bases aussi bien théoriques que technologiques en abordant les points suivants :
- les différentes méthodes de synthèse hydro(solvo)thermale et leur adaptation en fonction de la taille des objets souhaités, qu’ils soient massifs ou divisés.
- Les différents paramètres liés au choix du milieu, aqueux ou non,
- les différents modes de chauffage, externe ou micro-ondes,
- l’importance de la régulation de la température et/ou de la pression, pour l’élimination contrôlée du solvant.
Niveau : initiation et perfectionnement
Partenaire : Réseau Cristech
Dernière édition de cette formation
Date : juin 2022
Durée : 2 jours
Lieu : Institut des Molécules et des Matériaux du Mans (IMMM), Le Mans
Organisateurs : V. Maisonneuve, A. Hocini, A. Ribaud, J. Lhoste
Nombre de participants : 20
Objectifs de la formation : donner aux ingénieurs et scientifiques des hautes pressions un outil d’aide à la conception mécanique et thermique d’appareillages spécifiques à leurs champs disciplinaires.
Les multiples défis que la physique des hautes pressions comporte tant sur l’augmentation des capacités des presses que sur leurs miniaturisations amènent tout naturellement des scientifiques de tout horizon (physiciens de la matière condensée, géophysiciens, biologistes, ….) à s’impliquer dans l’amélioration et/ou la création d’outils haute pression ad hoc pour leurs études spécifiques et l’adaptation de ces presses aux basses ou aux hautes températures constitue un axe important de l’ingénierie des hautes pressions. Pour répondre à cette demande de conception et de développement, la modélisation numérique est un outil idéal. Cette formation théorique et pratique a pour but de :
- fournir les bases mathématiques de la modélisation par éléments finis et différences finies,
- d’apprendre à utiliser deux logiciels de calcul par éléments finis : Cast3M (libre de droits) et Comsol (commercial),
- d’appliquer cette technique de modélisation sur des cas concrets issus de la communauté des hautes pressions : dimensionnement mécanique d’une presse gros volume type Paris-Edimbourg, aide à la conception d’un four à rayonnement pour une cellule à enclumes de diamant de type Chervin.
Pré-requis : connaissance en résistance des matériaux, en thermique et en thermodynamique (niveau licence, master).a
Dernière édition de cette formation : avril 2010
Durée : 4 jours
Lieu : E.N.S. Lyon
Organisateurs : R. Debord et H. Cardon
Nombre de participants : 6
Objectifs de la formation : La compression statique à l’aide de différents dispositifs expérimentaux (pistons-cylindres, cellules multi-enclumes, cellules à enclumes de diamant, etc.) est devenue une méthode standard pour étudier la matière sous conditions extrêmes. Néanmoins, le développement de techniques de compression dynamique, et sa récente combinaison avec le rayonnement X (généré par des lasers de puissance, des synchrotrons ou des Lasers à Electrons Libres (FEL)) offrent des possibilités complémentaires, assez mal connues, comme l’étude de la cinétique des transformations induites sous pression, la trempe ultra-rapide de structures hors-équilibre, ou l’accès à des régimes de pression extrêmes ‘multi-mégabars’.
Sur la base d’un programme de cours didactiques et de démonstrations d’expériences, cette formation a pour but de fournir aux stagiaires :
- une vue d’ensemble des possibilités offertes par les techniques de compression par choc, sur une très large gamme de pression, de quelques bars à plusieurs Mbars,
- une description de ces différentes techniques (explosifs, impacts, irradiation laser…) avec une liste d’installations où elles sont mises en œuvre (laboratoires et grands équipements nationaux, centres CEA, équipements étrangers accessibles sur projets),
- des outils théoriques permettant notamment de dimensionner des essais et de connaître les états induits dans la matière au cours de la propagation et de l’interaction des ondes de contraintes dans l’échantillon,
- une description des principales techniques de diagnostics : mesures in situ résolues en temps (caractérisations optiques ou rayons X), récupération de produits de chocs,
- quelques exemples de résultats obtenus (montrant les potentialités) par ces différentes techniques, notamment les récents développements du couplage laser de puissance/FEL,
- un aperçu des limites de ces techniques (barres d’erreur, incertitudes expérimentales…).
Partenaire : Laboratoire d’Utilisation des Lasers Intenses (LULI), école Polytechnique, Palaiseau : visite de l’installation LULI 2000.
Dernière édition de cette formation : novembre 2017
Durée : 3 jours
Lieu : IMPMC, Paris
Organisateurs : G. Morard, A. Benuzzi et Y. Le Godec
Nombre de participants : 14
Objectifs de la formation : donner une vue d’ensemble des techniques et méthodes existantes de suivi in situ de la cristallisation, et des informations pertinentes qui peuvent en être extraites.
Les composés cristallisés ont une place de choix dans des domaines de recherche aussi variés que la biologie structurale, la chimie des matériaux, la physique du solide, ou encore la géologie. Alors qu’il est dans la plupart des cas relativement aisé de caractériser les composés une fois la cristallisation terminée, le suivi dynamique/temporel de la cristallisation, surtout dans des conditions extrêmes (typiquement hautes températures ou et/ou hautes pressions) est beaucoup plus complexe. Cette étape de suivi permet non seulement d’approfondir les connaissances fondamentales du système étudié (processus de nucléation/croissance, etc…), mais aussi d’optimiser la qualité des composés synthétisés, un point critique pour les applications.
Ces études in situ reposant généralement sur l’utilisation de flux intenses, le recours aux grands instruments s’avère souvent nécessaire. La localisation de l’ANF dans les locaux du synchrotron Soleil permet ainsi aux stagiaires de se familiariser avec ce type d’environnement et d’acquérir une meilleure connaissance des possibilités offertes. Ce stage doit ainsi leur permettre de choisir, une fois revenus dans leur laboratoire, les méthodologies et dispositifs expérimentaux les plus adaptés à leur sujet d’étude.
Dernière édition de cette formation : octobre 2017
Durée : 3 jours
Lieu : Synchrotron SOLEIL
Organisateurs : T. Devic, F. Baudelet et Y. Le Godec.
Nombre de participants : 14
Objectifs de formation : Former, par la pratique, à toutes les techniques hautes pressions « gros volumes » très récemment développées et aujourd’hui disponibles dans les laboratoires français du CNRS, des grands instruments et des Universités.
Les dispositifs générateurs de hautes pressions (> 2 GPa) sur de « gros volumes » d’échantillon (> 1mm3) sont des équipements lourds et coûteux. Pourtant, de nombreux laboratoires ont placé ces équipements au cœur de leurs activités et les trois dernières années ont vu, en France, un très fort essor non seulement de leur implantation (SOLEIL, ESRF, ILL, les laboratoires LSPM à Villetaneuse, LMV à Clermont Ferrand, IMPMC à Paris, Institut Néel à Grenoble, et bientôt l’Université de Lille) mais aussi de la diversité des études qu’elles permettent désormais de mener : mesures sous conditions extrêmes de diffraction de rayons X ou neutronique, d’absorption, d’analyse thermique différentielle, de mesures ultrasonores, de viscosité, de déformation, de tomographie X.
Différents types d’appareillage couvrent la gamme de pression de 2 à 20-30 GPa : les pistons-cylindres (Pmax = 5 GPa), les Belts (Pmax = 8 GPa), les systèmes à enclumes opposées Conac (Pmax = 7 GPa) ou Paris-Edimbourg (Pmax = 5 GPa à HT, 30 GPa à 300 K), et multi-enclumes jusqu’à 20-30 GPa. Les chercheurs, ingénieurs et techniciens de chaque discipline utilisent préférentiellement une ou deux de ces techniques pour lesquelles, au fil des années, ils ont acquis et enrichi leur savoir-faire. Les gammes de pression, de température, de volume accessible, ainsi que le type de mesures in situ qu’elles autorisent sont cependant complémentaires.
Les principaux objectifs de cette formation sont multiples :
- fournir aux chercheurs, ingénieurs et techniciens de différentes disciplines scientifiques une vue d’ensemble actualisée des dispositifs hautes pressions « gros volumes » et des études qu’elles permettent aujourd’hui de réaliser,
- leur enseigner, par la pratique, les concepts clés pour concevoir, utiliser en toute indépendance ou améliorer leurs propres expériences hautes pressions en cellules « gros volumes »,
- leur donner un panorama des différentes possibilités qui existent sur les plateformes technologiques communes du CNRS ou sur les grands instruments nationaux ou internationaux dans ce domaine (SOLEIL, ESRF, ILL, LLB, etc.).
Niveau : initiation
Dernière édition de cette formation : octobre 2019
Durée : 3 jours
Lieu : Synchrotron SOLEIL
Organisateurs : N. Guignot, J. Chantel et Y. Le Godec.
Nombre de participants : 17